Développement de méthodes de caractérisations non-destructives (CND) pour le diagnostic de l’état de sécurité et de santé des batteries Li-ion en fin de vie
Description du sujet de thèse
Les batteries lithium-ion jouent un rôle essentiel dans la transition vers une énergie décarbonée mais leur impact environnemental peut être considérable si leur fin de vie n’est pas correctement considérée. Il semble donc impératif de développer une économie circulaire
des batteries, favorisant ainsi leur réutilisation ou recyclage. Afin d’évaluer leur potentiel de réutilisation, le diagnostic des batteries est une étape cruciale. Si de nos jours, de nombreuses études ont montré l’efficacité des diagnostics pour connaitre de l’état de charge (SoC) ou l’état de santé (SoH) des cellules individuelles de batteries, le système batterie dans son ensemble – cellules, modules, connectiques électriques et électroniques, système de refroidissement, etc. – est souvent peu considéré. Or, lorsque qu’un système batterie arrive en fin de vie – particulièrement dans le cas de véhicules électriques endommagés – il est non seulement impératif de garantir un état de sécurité (SoS) aux recycleurs ou utilisateurs qui auront la charge d’évaluer leur réutilisation, mais aussi de limiter les opérations de désassemblage en proposant un diagnostic du SoH du système complet.
Cette thèse se focalise ainsi sur l’exploration de méthodes de caractérisation permettant un diagnostic fiable de la batterie à différentes échelles (pack, module, cellule). Pour cela, il sera particulièrement question d’étudier la réponse des batteries à différents stimuli (acoustiques, électromagnétiques, électriques, numériques, etc.). L’objectif principal de la thèse sera de corréler les données de diagnostic avec l’état physique réel de la batterie afin de définir un indicateur de sécurité sûr et utilisable par tous. Cet indicateur permettra d’adapter le processus de recyclage en fonction des risques, mais également de déterminer un niveau de sécurité acceptable en cas de réutilisation.
En s’appuyant sur les ressources et compétences d’au moins 3 laboratoires du CEA-LITEN et du LMA, le doctorant mènera une démarche pluridisciplinaire associant recherche, innovation et expérimentation. Les différentes plateformes techniques offriront une opportunité concrète de mettre en pratique les concepts développés. Cette thèse offre ainsi une occasion exceptionnelle de développer des compétences variées et multi-physiques au sein d’un environnement de recherche dynamique et stimulant