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Développement d'une méthode de diagnostic de l'état de santé de cellule batterie basée sur l'utilisation de modèle multi-physique, en vue d'une utilisation en seconde vie

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 Modélisation multi-échelle et suivi Performance

Date de début : 01-10-2022

Localisation : Grenoble

Code CEA : SL-DRT-22-0825

Contact : sebastien.fiette@cea.fr

L'utilisation en seconde vie de batteries, nécessite d'être en mesure de déterminer l'état de vieillissement de ces batteries à l'issue de leur première vie, et de prédire l'évolution de leurs performances futures. L'état de vieillissement d'une batterie Li-ion ne peut se résumer à un seul indicateur d'état de santé (State of Health), mais dépend en réalité d'hétérogénéités locales résultant de son passé. La connaissance de la cartographie de ces paramètres conditionne la possibilité de prédire l'évolution future des performances des cellules. Dans le cadre du diagnostic, seules des mesures non destructives à l'échelle cellule sont utilisables. L'enjeu est donc de trouver des signatures permettant de remonter aux états internes de la cellule à partir de ces mesures globales. L'utilisation de modèles de cellule multi physiques et multidimensionnels (1D, 2D ou 3D), basés sur la théorie des électrodes poreuses, pourrait permettre d'atteindre cet objectif. En début de thèse, les modèles existants pourraient être complétés, en incluant des aspects absents aujourd'hui (présence de bulles de gaz notamment). Dans un second temps, les liens entre états de vieillissements internes et signatures accessibles à l'échelle cellule pourront être explorés. Des indicateurs représentant l'état de la cellule devront alors être développés. L'enjeu est de déterminer des indicateurs qui soient suffisamment fins pour permettre de représenter l'état de vieillissement de la cellule, et afin de prédire son vieillissement futur, tout en restant identifiables avec des mesures à l'échelle cellule.

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