Description du sujet de thèse
Domaine
Défis technologiques
Sujets de thèse
Simulation des hétérogénéités dans les cellules de batteries à faible impact environnemental
Contrat
Thèse
Description de l'offre
L'électrification des véhicules pour décarboner nos activités se heurte à un dilemme concernant les batteries, leur impact environnemental et l'approvisionnement des matériaux nécessaires pour les fabriquer. Les matériaux à faible impact environmental envisagés aujourd'hui pour répondre à ces besoins (LF(M)P, technologie sodium-ion, ...) ont des caractéristiques électrochimiques spécifiques qui doivent être anticipés pour leur mise en oeuvre dans les batteries de grande capacité. Ces matériaux bi- ou multi-phasés ont un potentiel électrique peu dépendant de l'état de charge. Cette caractéristique favorise l'apparition d'un état de charge très hétérogène dans la cellule. Le mécanisme complexe est notamment lié à la charge rapide, très importante pour les véhicules, et qui crée un échauffement important au coeur des cellules. Ces hétérogénéités brident les performances des batteries et réduisent leur durée de vie. Par ailleurs, le profil de tension plat et les hétérogénéités compliquent fortement le diagnostic de l'état de charge et de l'état de santé de la cellule. Or ces informations sont cruciales pour une gestion de la batterie qui maximise sa durée de vie.
Notre laboratoire développe des outils de modélisation multi-physiques avancés qui permettent aujourd'hui de simuler ces phénomènes. A l'aide d'un modèle numérique très détaillé d'une grosse cellule, appliqué à des conditions de cyclage réalistes, le candidat mettra en évidence l'état interne des cellules, difficilement accessible expérimentalement, et montrera comment les stratégies de cyclage, de gestion thermique ou de diagnostique doivent être adaptées pour les chimies plus durables envisagées aujourd'hui. Il utilisera pour cela les plateformes logicielles et les super-calculateurs du CEA et s'appuiera sur l'expertise du CEA/LITEN couvrant toutes les étapes technologiques depuis les matériaux jusqu'aux tests en conditions réelles des cellules.
Université / école doctorale
Ingénierie - Matériaux - Environnement - Energétique - Procédés - Production (IMEP2)
Université Grenoble Alpes
Localisation du sujet de thèse
Site
Grenoble
Critères candidat
Formation recommandée
physique-chimie-modélisation
Demandeur
Disponibilité du poste
01/09/2025
Personne à contacter par le candidat
MATHIEU Benoit < email supprimé pour raison de sécurité >
CEA
DES/DEHT/S2TC/LMPS
CEA Grenoble
DES/LITEN/DEHT/SAMA/LMP
17 rue des Martyrs
38054 Grenoble CEDEX 09
04 38 78 18 44
Tuteur / Responsable de thèse
CHANDESRIS Marion < email supprimé pour raison de sécurité >
CEA
DES/DEHT/S2TC/LMPS
17, rue des martyrs
38054 Grenoble cedex 9
04 38 78 24 88
En savoir plus
Domaine
Défis technologiques
Sujets de thèse
Simulation des hétérogénéités dans les cellules de batteries à faible impact environnemental
Contrat
Thèse
Description de l'offre
L'électrification des véhicules pour décarboner nos activités se heurte à un dilemme concernant les batteries, leur impact environnemental et l'approvisionnement des matériaux nécessaires pour les fabriquer. Les matériaux à faible impact environmental envisagés aujourd'hui pour répondre à ces besoins (LF(M)P, technologie sodium-ion, ...) ont des caractéristiques électrochimiques spécifiques qui doivent être anticipés pour leur mise en oeuvre dans les batteries de grande capacité. Ces matériaux bi- ou multi-phasés ont un potentiel électrique peu dépendant de l'état de charge. Cette caractéristique favorise l'apparition d'un état de charge très hétérogène dans la cellule. Le mécanisme complexe est notamment lié à la charge rapide, très importante pour les véhicules, et qui crée un échauffement important au coeur des cellules. Ces hétérogénéités brident les performances des batteries et réduisent leur durée de vie. Par ailleurs, le profil de tension plat et les hétérogénéités compliquent fortement le diagnostic de l'état de charge et de l'état de santé de la cellule. Or ces informations sont cruciales pour une gestion de la batterie qui maximise sa durée de vie.
Notre laboratoire développe des outils de modélisation multi-physiques avancés qui permettent aujourd'hui de simuler ces phénomènes. A l'aide d'un modèle numérique très détaillé d'une grosse cellule, appliqué à des conditions de cyclage réalistes, le candidat mettra en évidence l'état interne des cellules, difficilement accessible expérimentalement, et montrera comment les stratégies de cyclage, de gestion thermique ou de diagnostique doivent être adaptées pour les chimies plus durables envisagées aujourd'hui. Il utilisera pour cela les plateformes logicielles et les super-calculateurs du CEA et s'appuiera sur l'expertise du CEA/LITEN couvrant toutes les étapes technologiques depuis les matériaux jusqu'aux tests en conditions réelles des cellules.
Université / école doctorale
Ingénierie - Matériaux - Environnement - Energétique - Procédés - Production (IMEP2)
Université Grenoble Alpes
Localisation du sujet de thèse
Site
Grenoble
Critères candidat
Formation recommandée
physique-chimie-modélisation
Demandeur
Disponibilité du poste
01/09/2025
Personne à contacter par le candidat
MATHIEU Benoit < email supprimé pour raison de sécurité >
CEA
DES/DEHT/S2TC/LMPS
CEA Grenoble
DES/LITEN/DEHT/SAMA/LMP
17 rue des Martyrs
38054 Grenoble CEDEX 09
04 38 78 18 44
Tuteur / Responsable de thèse
CHANDESRIS Marion < email supprimé pour raison de sécurité >
CEA
DES/DEHT/S2TC/LMPS
17, rue des martyrs
38054 Grenoble cedex 9
04 38 78 24 88
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