Étude du vieillissement des batteries lithium-ion en charge rapide/froide et développement de stratégies d'utilisation pour prolonger leur durée de vie

La gestion de la charge des systèmes de stockage d'énergie utilisant des batteries Li-ion dans les applications stationnaires est un point critique pour maximiser la durée de vie des batteries dites de 1ère vie et de 2nde vie. En effet, l'utilisation de régime de charge non adapté peut conduire à une accélération du vieillissement, appelé aussi « knee points » comme cela a pu être observé dans la campagne d'essais (COMUTES). Le phénomène de dépôt de lithium métallique sur l'électrode négative est probablement à l'origine de cette accélération et le seuil de déclenchement reste encore difficile à prédire au cours de la durée de vie de la batterie. La compréhension et la modélisation de ce phénomène est donc un enjeu crucial pour limiter son apparition par le biais de stratégies d'utilisation adaptées. L'objectif de la thèse est de modéliser le phénomène d'initiation et de propagation du dépôt de lithium métallique sur l'électrode négative au cours de la durée de vie d'une batterie. L'approche de modélisation envisagée consiste à développer un modèle de comportement dits « à deux électrodes » couplant les aspects électro-thermiques, vieillissement et déformation de la cellule. La composante de modélisation du phénomène de plating sera ensuite ajoutée sur cette base. L'exploitation du modèle consistera à prédire le comportement en vieillissement pour un protocole donné et de proposer des protocoles de charges adaptés prenant en compte l'état de santé de la batterie.