Modélisation comme aide à la conception des batteries

Programme

PROGRAMME ASYNCHRONE A SUIVRE AVANT LE COURS EN SYNCHRONE/PRESENTIEL

• VIDÉOS

  • Vidéo 1 - Atomes & Ions.
  • Vidéo 2 - Principe de fonctionnement des batteries.
  • Vidéo 3 - Présentation du Lithium.
  • Vidéo 4 - Composition des batteries Li-ion.
  • Vidéo 5 - Principe de fonctionnement des batteries Li-ion.

PROGRAMME EN SYNCHRONE/PRESENTIEL

• MODÉLISATION ÉLECTROCHIMIQUE COMME AIDE À LA CONCEPTION DES CELLULES LI-ION (COURS/TD) - Durée : 3 Jours

  • Introduction.
  • Demi-réactions principales, potentiels d’équilibre et fenêtre de stabilité d’électrolyte.
  • Mécanismes d’insertion et de transition de phases à l’état solide.
  • Électrodes volumiques et les paramètres qui les caractérisent.
  • Équilibrage interne de cellule et singularité de chacune des technologies.
  • Introduction à la thermodynamique cinétique des batteries.
  • Étapes cinétiques : double couche électrique, chute ohmique et surtension de cristallisation.
  • Étape cinétique : surtension de transfert de charge.
  • Étapes cinétiques : surtension de diffusion.
  • Cellule de batterie en fonctionnement.
  • Facteurs affectant les performances des batteries.
  • Conception et tension des batteries.
  • Techniques électrochimiques.
  • Cyclage galvanostatique et mesure de capacité, rendement coulombique, et rendement énergétique.
  • Charge de type courant constant/tension constante (CCCV).
  • Influence du courant sur les charges et décharges galvanostatiques.
  • Mesure des résistances de pulse, de la puissance maximum.
  • Diagrammes de Ragone.
  • Diagrammes de Peukert.
  • Spectroscopie d’impédance.
  • Mesures sur demi-cellules.
  • Mesures intermittentes galvanostatiques et potentiostatiques, courbes de capacité incrémentale.
  • Durabilité-vieillissement des batteries.
  • Principaux phénomènes de vieillissement.
  • Conséquences des phénomènes de vieillissement sur les performances cellule (perte de capacité, puissance, autodécharge réversible et irréversible).
  • Tests de vieillissement sur cellule.
  • Analyse des données de vieillissement par les modèles de performance (comportementaux, électrochimiques, …). Apport des analyses postmortem.
  • Modèles de vieillissement (empirique, physique, …).
  • Modélisation électrochimique.
  • Éléments de thermodynamique, cinétique électrochimique, et transport de matière.
  • Présentation du modèle de l’empilement électrode-/séparateur/électrode+ (Li-ion).
  • Paramètres d’entrée du modèle.
  • Applications : identifier les phénomènes limitants, aide au design de cellule, mesure de paramètres physiques et géométriques.
  • Autres types de modèles de batteries : analogie électrique, modèles simplifiés, modèle 3D cellule, modèle microstructuraux 3D résolus.
  • Travaux Dirigés.
  • Analyse sous forme de TD d’une conception de cellule Li-ion (dim de l’épaisseur du jellyRoll, taille des grains de carbone percolant, porosité des matériaux actifs…) à partir d’un modèle type Newman.
  • Modélisation électrochimique
  • Éléments de thermodynamique, cinétique électrochimique, et transport de matière.
  • Présentation du modèle de l’empilement électrode-/séparateur/électrode+ (Li-ion).
  • Paramètres d’entrée du modèle.
  • Applications : identifier les phénomènes limitants, aide au design de cellule, mesure de paramètres physiques et géométriques.
  • Autres types de modèles de batteries : analogie électrique, modèles simplifiés, modèle 3D cellule, modèle microstructuraux 3D résolus.

• MODÉLISATION AMESIM COMME AIDE À LA CONCEPTION SYSTÈME PACK (COURS + TD) - Durée : 1.75 Jours

  • Présentation de Amesim - Travaux Dirigés sur des exemples d’applications de batteries pour traction électrique.
  • Introduction à Simcenter Amesim et à la modélisation batterie - Pratique.
  • Identification des exigences concernant la batterie - Pratique.
  • Création d’un modèle de cellule et de pack répondant à ces exigences.
  • Création d’un modèle du conditionnement thermique de la batterie.
  • Impact de la conception d'un module de batterie pendant l'emballement thermique.
  • Calibration du modèle de vieillissement et exploitation.

• EXAMEN - Durée : 0.25 Jour

  • Vérification des acquis.