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CDD
3 ans
Trappes (Île-de-France)
Réf. ML/THIMP/DMSI
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Thèse

Traçabilité électrique des mesures d'impédance électrochimique des supercondensateurs et des batteries Li-ion

Description du sujet

Les batteries lithium-ion (LIB) sont devenues l'une des principales solutions de stockage de l'énergie électrique. Les capacités et les caractéristiques de chacune varient en fonction des matériaux qui les composent. En stockage stationnaire, les batteries LIB peuvent être utilisées chez les particuliers pour alimenter des véhicules électriques ou pour l’autoconsommation photovoltaïque. Elles forment ainsi un élément primordial des réseaux électriques intelligents. De nombreux matériaux innovants ont été développés et commercialisés par l'industrie. Ces développements ont notamment permis de réaliser d'énormes progrès sur les matériaux utilisés dans les batteries LIB. Les supercondensateurs sont utilisés également pour le stockage de l'énergie électrique, ils permettent d'obtenir une densité de puissance et d'énergie intermédiaires entre les batteries et les capacités électrolytiques classiques. Une partie de la charge est électrostatique et correspond à un système linéaire avec de faibles constantes de temps. Une autre partie de la charge est électrochimique et correspond à un système non linéaire avec hystérésis et de plus grandes constantes de temps. La non-linéarité des supercondensateurs est moins importante que les batteries.

La détermination des caractéristiques des systèmes électrochimiques (batteries et supercondensateurs) implique la prise en considération de nombreux phénomènes interconnectés et indépendants. Actuellement, la traçabilité des mesures des caractéristiques des systèmes électrochimiques reste insuffisante pour les applications de stockage de l’énergie. En Europe, aucun laboratoire national de métrologie ne dispose d’aptitudes en matière de mesure et d’étalonnage (déclarées dans la base internationale du BIPM) pour les caractéristiques d’un système électrochimique. Alors que l'industrie spécifiera, par exemple, les formats, il incombe à la métrologie de fournir les paramètres de mesure requis. Dans ce contexte, la caractérisation métrologique des systèmes électrochimiques, principalement des batteries LIB et des supercondensateurs est devenue un objectif primordial.

Objectifs de ce travail de recherche

L’objectif de ce sujet de thèse est de développer une infrastructure métrologique pour la caractérisation des éléments électrochimiques, en commençant par les supercondensateurs afin de valider la conception du banc pour les différentes approches et méthodes de mesure dans les domaines temporel et fréquentiel. Un bilan d’incertitude des mesures sera établi. Ensuite, une étude similaire sera réalisée pour les cellules électrochimiques de batteries sous leurs trois formes standards les plus utilisées en industrie : pouch, prismatique et cylindrique. Les résultats issus de cette thèse seront validés par des mesures de comparaison inter-laboratoires avec des collaborateurs industriels et universitaires en utilisant le même protocole de mesure à établir dans le cadre de la thèse et en propageant les incertitudes de chaque banc de mesure.

Informations utiles

Date de démarrage souhaitée : 01/04/2024
Laboratoire partenaire : Institut P’ (Université de Poitiers)
Répartition du temps de travail : 60% LNE, 40% Institut P’
Localisation LNE : Trappes – Bassin de St Quentin-en-Yvelines (78)
Localisation laboratoire partenaire : Poitiers (86)

Profil

Vous possédez de solides connaissances en électrochimie et électronique et des connaissances de base en métrologie électrique, statistique mathématique et thermique.

Vous disposez d'une expérience en simulation numérique (électrique et/ou thermique).

Des compétences en programmation sous le logiciel MATLAB seraient un plus.

Vous présentez une aptitude à travailler en équipe, une curiosité scientifique ainsi que d'une bonne capacité de synthèse.

 

Pour candidater, merci d'envoyer votre CV, LM et relevés de notes à recrut@lne.fr et à mohamed.ouameur@lne.fr en précisant la référence de l'offre en objet : ML/THIMP/DMSI