Spectroscopie d'impédance acousto-électrochimique pour l'étude des batteries .

par Vincent Gau

Projet de thèse en 2MGE : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie

Sous la direction de Pierre Xavier Thivel et de Nicolas Guillet.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble) , en partenariat avec CEA Bourget du Lac - INES (laboratoire) depuis le 29-10-2018 .


  • Résumé

    Des batteries toujours plus performantes sont développées mais la garantie de performances élevées, d'une durée de vie suffisante et l'exigence d'un très haut niveau de sécurité requièrent une gestion très précise de leur fonctionnement. Or, les paramètres de fonctionnement usuellement utilisés (tension, courant, température) ne s'avèrent pas suffisants pour gérer ces batteries de manière optimales. Il est alors très difficile d'anticiper l'apparition de dysfonctionnements pouvant avoir des conséquences néfastes sur les performances et la sécurité. Nous avons très récemment pu démontrer l'intérêt que pouvait présenter une technique de sondage acoustique par ondes ultrasonores pour détecter de subtiles variations des propriétés physiques de matériaux au sein de la batterie au cours du cyclage charge -décharge (lithiation – délithiation successive des matériaux), du vieillissement (gonflement, délamination, formation de couches de passivation…), ou dans des conditions de fonctionnement anormales (échauffement excessif, surcharge, court-circuit externe…). Cette technique de caractérisation apparaît comme extrêmement prometteuse pour l'étude des batteries en fonctionnement et le développement de systèmes de gestions embarqués (BMS : Battery Management System) beaucoup plus performants et fiables que ceux qui sont actuellement proposés. L'objectif du sujet de thèse de Doctorat proposé est d'améliorer encore la sensibilité de la technique développée en proposant de développer une technique de spectroscopie d'impédance acoustique pour l'étude des batteries en fonctionnement.

  • Titre traduit

    Development of acoustic impedance spectroscopy technique for operando batteries monitoring.


  • Résumé

    Even more powerful batteries are developed but the guarantee of high performance, a sufficient life and the requirement of a very high level of security require a very precise management of their operation. However, the operating parameters usually used (voltage, current, temperature) are not sufficient to manage these batteries optimally. It is therefore very difficult to anticipate the occurrence of malfunctions that can have adverse consequences on performance and safety. We have very recently been able to demonstrate the interest that an ultrasonic acoustic sounding technique could have in detecting subtle variations in the physical properties of materials within the battery during charge-discharge cycling (lithiation - successive delithiation of materials). , aging (swelling, delamination, formation of passivation layers ...), or in abnormal operating conditions (excessive heating, overload, external short circuit ...). This characterization technique appears to be extremely promising for the study of batteries in operation and the development of battery management systems (BMS) much more powerful and reliable than those currently proposed. The objective of the PhD thesis subject proposed is to further improve the sensitivity of the technique developed by proposing to develop an acoustic impedance spectroscopy technique for the study of batteries in operation.