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Etude expérimentale des transferts de masse et de chaleur mis en jeu lors de l'emballement thermique d'une cellule Li-ion

Défi technologique : Stockage électrochimique d'énergie dont les batteries pour la transition énergétique (en savoir +)

Département : Département de l'Electricité et de l'Hydrogène pour les Transports (LITEN)

Laboratoire : Laboratoire Analyse électrochimique et Post mortem

Date de début : 01-09-2022

Localisation : Grenoble

Code CEA : SL-DRT-22-0735

Contact : alain.bengaouer@cea.fr

Les batteries lithium-ion offrent des densités de puissance et d'énergie de plus en plus élevées et leur déploiement requiert la maitrise de leur sécurité. Des moyens de protection existent à l'échelle d'une cellule comme à celle d'une batterie (assemblage de cellules en parallèle ou en série). Lorsque ces moyens de protection sont mis en défaut, il est nécessaire de prendre en compte la possibilité de l'emballement thermique d'une cellule et d'en limiter les conséquences sur les structures et les personnes. Dans ce contexte, l'objectif principal de la thèse est d'identifier et de quantifier les transferts de masse et de chaleur ayant lieu lors de l'emballement thermique d'une cellule Li-ion soumise à différentes sollicitations (surcharge, surtempérature, agression mécanique). Les facteurs qui influencent la composition et la dynamique de rejet des gaz et particules ainsi que l'impact de l'environnement de la cellule sur les régimes de combustion seront étudiés dans l'optique d'éclairer les études de sécurité et d'alimenter les modèles de simulation numérique. Pour ce faire, différents moyens de mesure (caméra rapide et multi-spectrale, analyses de gaz, thermocouples, capteurs de pression) seront couplés. Des mélanges gazeux représentatifs, dont on étudiera les propriétés de combustion (vitesses de flamme laminaire, limites d'inflammabilité, surpression), seront définis. Le passage à l'échelle pour des cellules de grande capacité et des modules de grande taille sera évalué.

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