Evaluation des conditions limites des campagnes de vieillissement accéléré des batteries Li-ion pour les applications véhicules électrifiés
Ce stage aura lieu à IFP Energies nouvelles – Etablissement de Lyon au sein du département Electrochimie et Matériaux de la Direction de Recherche Chimie et Physico-Chimie Appliquées. Le sujet porte sur les limites des conditions opératoires de vieillissement accéléré des batteries Li-ion pour véhicule électrifié et l’impact de ces conditions sur les mécanismes de vieillissement.
Dans le cadre des études cherchant à déterminer la durée de vie des batteries Li-ion dans les véhicules hybrides ou électriques, les laboratoires réalisent des campagnes de vieillissements accélérés en faisant subir des profils de vieillissement les plus sévères possibles à des batteries. L'objectif est de simuler la durée de vie d'une batterie dans l'application (10 - 15 ans) sur des durées de test les plus courtes possibles (6 mois - un an). Les limites des conditions de vieillissement sont fixées d’une part par le constructeur de batteries et d’autre part par les contraintes de l'application véhicule en usage réel. Pour diminuer le plus possible la durée des tests, il serait intéressant de réaliser des vieillissements accélérés au-delà de ces conditions. Cependant, les mécanismes de vieillissement mis en jeu peuvent être très différents de ceux s'opérant dans le cadre d'un usage réel.
Au cours de ce stage appliqué, le stagiaire devra tester différentes conditions de vieillissement accéléré proches et au delà des spécifications sur différentes batteries commerciales de chimies variées. Il devra caractériser les évolutions de celles-ci au cours du temps en mettant à profit les nombreux moyens d'essais dont dispose IFP Energies nouvelles et en particulier la spectroscopie d’impédance électrochimique. La modélisation des résultats de SIE par circuits électriques équivalents permettra d’extraire les paramètres impactés par le vieillissement et de comparer l’accélération du vieillissement d’un protocole à l’autre.
L'objectif est de déterminer les limites d’applicabilité des tests de vieillissement en détectant les changements de mécanismes physico-chimiques qui s'opèrent.
Ces travaux de recherche nécessiteront :
- La mise en place et la réalisation d'essais de caractérisation électrochimique (mesures de capacité, tests en cyclage, mesure de capacité incrémentale, spectroscopie d'impédance électrochimique...)
- Le démontage des batteries et la réalisation de montages 3 électrodes afin de déterminer les caractéristiques de chacune des électrodes de manière indépendante
- L’analyse et la modélisation des spectres d’impédances avec des logiciels de simulation utilisant Matlab
- La réalisation d'essais de caractérisations sur les matériaux de batteries en collaboration avec le département d'analyse. Ces essais seront à déterminer par le stagiaire parmi les moyens de caractérisation dont dispose l'IFP (MEB, DRX, XPS, DSC,…)
- L'exploitation des mesures, la synthèse des résultats, la rédaction d'un rapport
Profil souhaité du candidat :
3ème année d'école d'ingénieur et/ou master M2 filière chimie / matériaux / électrochimie avec des compétences en modélisation souhaitant s'orienter dans une filière R&D.
Une proposition de thèse pourra être envisagée pour l'automne 2012.
Durée : 5 à 6 mois à partir de février ou mars 2012
Stage rémunéré / possibilité de repas sur le site / voiture personnelle recommandée (covoiturage possible).