Diagnostic de l'état de sécurité de batteries li-ion en fin de vie : définition d'un indicateur « State-Of-Safety » et caractérisation non destructive.

Les batteries lithium-ion sont un vecteur majeur pour la décarbonation de l'énergie, mais elles possèdent une forte empreinte environnementale. La faible abondance des matières premières et le coût environnemental de leur extraction imposent la création d'une économie circulaire de la batterie afin de recycler ou réutiliser les batteries en fin d'usage. Le diagnostic des batteries est une étape clé en fin de vie afin d'évaluer leur potentiel pour une éventuelle réutilisation ; réorienter l'usage d'un véhicule électrique vers une centrale de stockage par exemple. Ce diagnostic est également essentiel afin d'analyser l'état de sécurité des batteries pour ne pas exposer les recycleurs ou ré-utilisateurs à un risque. Aujourd'hui le diagnostic se fait par analyse des données du « cerveau » de la batterie, le BMS (battery management system). Cependant, pour un recycleur de batterie, cet accès n'est pas forcément possible ou permis par le constructeur. De plus, selon les modèles de batterie, le BMS ne contient pas nécessairement toutes les informations permettant de déterminer le niveau de sécurité du pack batterie. Cette thèse a pour objet d'investiguer d'une part les méthodes qui permettraient de faire un diagnostic de la batterie à différents niveaux (Pack, module, cellule). Ces méthodes pourront être des analyses de réponses à des stimuli divers (électriques, mécanique, acoustique?). On cherchera à faire correspondre les données de diagnostic avec l'état physique de la batterie à différentes échelles dans le but de définir un indicateur de sécurité fiable. Il permettra d'adapter le processus de recyclage selon le risque mais également d'identifier un niveau acceptable de sécurité en cas de réutilisation. En s'appuyant sur les moyens et compétences d'au moins 3 laboratoires du CEA-LITEN, le doctorant saura mener une démarche pluridisciplinaire en associant recherche, innovation et expérimentation. Les plateformes techniques du CEA permettront la mise en application très concrète des concepts imaginés. Cette thèse offre une belle opportunité de développer des compétences variées en électronique, électrochimie, mécanique ou encore instrumentation au sein de laboratoires à la pointe de la R&D dans le domaine des batteries.