Seconde Vie des Batteries
Compte tenu de la forte demande en batteries lithium-ion pour les applications stationnaires et la mobilité, nous contribuons au développement d’outils de diagnostic et de pronostic de leur état de santé afin d’optimiser leur utilisation en seconde vie et de limiter leur vieillissement. En effet, la capacité délivrée par une batterie diminue au cours de son utilisation. Il arrive donc un moment pour lequel la capacité est jugée trop faible pour satisfaire l’utilisateur (par exemple, perte d’autonomie du VE). Mais la capacité restante est potentiellement suffisante pour satisfaire des applications moins contraignantes (par exemple stockage stationnaire). Nous avons étudié l’impact des vieillissements de la première vie sur la faisabilité d’une seconde vie, sa durée, l’évolution des mécanismes des vieillissements. L’estimation de l’état de santé des batteries (State of Health – SOH) fait appel à différentes techniques notamment la spectroscopie d’impédance électrochimique et l’analyse de la capacité incrémentale.Nous développons des travaux sur la modélisation électrothermique des batteries de batterie Li-ion pour simuler leur comportement en seconde vie. Cette approche, qui est basée sur un modèle physique, prend en compte la géométrie interne d’une cellule « industrielle » mesurée par tomographie ainsi que l’entropie. Les résultats des simulations montrent des transports de chaleur anisotropiques et des phénomènes endothermiques associés aux mécanismes d’intercalation du lithium. Les résultats validés à l’échelle de la cellule ont été extrapolés à un module (association de cellules en série ou parallèle).
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- William Wheeler, Yann Bultel, Pascal Venet, Elie Riviere, Ali Sari. On the impact of the negative electrode in Graphite/LFP cells during first and second life aging experiments. Journal of Energy Storage 129 (2025) 117288. ⟨10.1016/j.est.2025.117288⟩.
- E. Coron, S. Geniès, M. Cugnet, P. X. Thivel. High-Energy Li-Ion Cells: Impact of Electrode Ageing on Second Life Viability, Journal of The Electrochemical Society, (2021), DOI: 10.1149/1945-7111/ac3112
Étude des charges rapides
En vue du développement des batteries pour les mobilités électriques, la recharge de la batterie reste aujourd’hui encore un verrou important. Afin de satisfaire l’usager, des recharges rapides sont nécessaires. Mais généralement, ces recharges entrainent des dégradations liées aux forts courants et aux fortes températures générées. La recherche de protocole de charge limitant le vieillissement tout en rentrant dans un cahier des charges précis est donc d’actualité. Ainsi, nous nous sommes intéressés aux charges rapides des batteries et à leur vieillissement (déformation mécanique, dégradation de l’électrolyte, dépôt de lithium…).Concernant la détection du « lithium plating », notamment au cours des charges rapides, l’utilisation d’une électrode de référence permet de suivre l’évolution du potentiel de l’électrode négative. L’objectif est de mieux comprendre où apparaissent les zones favorables au « lithium plating ».
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- Erwan Tardy, Pierre–Xavier Thivel, Florence Druart, Pierre Kuntz, Didier Devaux, Yann Bultel. Internal temperature distribution in lithium–ion battery cell and module based on a 3D electrothermal model: An investigation of real geometry, entropy change and thermal process. Journal of Energy Storage, 2023, 64, pp.107090. ⟨10.1016/j.est.2023.107090⟩. ⟨hal–04911786⟩
- Pedro V.H. Seger, Pierre-Xavier Thivel, Delphine Riu, A second life Li-ion battery ageing model with uncertainties: From cell to pack analysis, Journal of Power Sources 541 (2022) 231663 (doi : 10.1016/j.jpowsour.2022.231663)