Modélisation du vieillissement des batteries Li-ion pour stockage stationnaire

par Tiphaine Deletang (Plattard)

Projet de thèse en Chimie

Sous la direction de Sylvain Franger.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes , en partenariat avec Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 02-11-2016 .


  • Résumé

    Pour répondre aux besoins émergents de flexibilité du réseau, les entités du groupe EDF s'intéressent à l'intérêt technico-économique d'utiliser des batteries Li-Ion dans des applications telles le réglage de fréquence (RF) ou le lissage d'une production Energie Renouvelable intermittente (EnR). Or, le vieillissement de ces systèmes, qui dépend de nombreux paramètres (chimie, sollicitations, assemblage, etc.), reste à investiguer. Objectif : Intégrer dans les études technico-économiques le vieillissement de la batterie, de façon à déduire les optimisations possibles en termes de dimensionnement et de pilotage du système. Le laboratoire des Matériels Electrique d'EDF (LME) a réalisé en 2015 un panorama de la modélisation des batteries Li-Ion. Parmi les familles de modèles présentes dans la littérature (modèles comportementaux, méthodes fatigues et modèles mathématiques) deux formulations semblent particulièrement intéressantes : o Une méthode fatigue de type Durée De Vie pondérée (DDV) o Un modèle comportemental empirique nommé Modèle Circuit Equivalent (MCE) qui, à partir d'une mesure de spectroscopie d'impédance, permet de simuler la réponse électrique du système. Coupler ces deux modèles permettrait d'accéder à l'ensemble des liens entre sollicitation et mécanismes internes, réponse chimique et électrique. Pour le stage, le candidat sera amené à prendre en main les modèles DDV et MCE. Il réalisera un cas d'école, un exemple fictif qui mettra en évidence : o les limites de chaque méthode prise séparément o l'intérêt de les faire interagir. A terme, les travaux seront valorisés dans une des deux applications industrielles précitées (RF ou EnR).

  • Titre traduit

    Modeling of Li-ion batterie ageing for stationnary storage


  • Résumé

    To meet the emerging needs of network flexibility, EDF Group entities are interested in the techno-economic advantage of using Li-Ion batteries in applications such as frequency tuning (RF) or smoothing Production Intermittent Renewable Energy (EnR). However, the aging of these systems, which depends on numerous parameters (chemistry, solicitations, assembly, etc.), remains to be investigated. Objective: To integrate in the technico-economic studies the aging of the battery, so as to deduce the optimizations possible in terms of dimensioning and control of the system.