IFP Energies nouvelles - Mobilité et Systèmes
Stage Energétique Hauts-de-Seine entre aujourd'hui et juillet 2023 6 mois
IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.
Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :
La ruée vers les technologies électriques pour le parc automobile mène à une utilisation massive de batteries afin de stocker et restituer l’énergie nécessaire. Le marché est aujourd’hui dominé par les batteries Lithium-ion (Li-ion). Ces dernières présentent une densité d’énergie élevée comparée aux autres technologies mais sont cependant sujettes au phénomène d’emballement thermique (ET), pouvant poser des problèmes en termes de sécurité.
Ce phénomène survient après une sollicitation non souhaitée d’une ou plusieurs cellules, sollicitation qui peut être thermique (chauffage de la batterie), électrique (court-circuit) ou mécanique (perforation de la batterie). Dans tous les cas, cela mène à un enchainement non contrôlé et irréversible de réactions chimiques dans la cellule, qui vont provoquer une montée en température. Des gaz vont également être générés, faisant monter la pression interne, et peuvent s’échapper et s’enflammer.
Les transferts de chaleur conductifs (d’une cellule à l’autre du pack batterie) ou convectifs (interaction flamme/cellule et gaz brûlés chauds/cellule) vont favoriser la montée en température des cellules adjacentes. L’ET d’une cellule peut alors se propager aux autres cellules du pack, menant à l’incendie du véhicule. La problématique est alors double : prévenir le phénomène d’ET au sein d’une cellule et lorsqu’il est inévitable, limiter sa propagation au sein de la batterie.
Dans ce cadre, le rôle de la simulation numérique est primordial pour comprendre et modéliser l’ET au sein d’un pack batterie. On peut distinguer les outils dits 0-D, qui consistent à simuler à l’échelle « système », et les simulations multi-dimensionnelles (2D/3D), plus coûteuses mais qui permettent une prise en compte plus fine de la géométrie et de la physique. La calibration et la validation de ces approches reposent largement sur des mesures expérimentales, caractérisant le comportement d’une cellule en condition nominale et pendant l’ET.
Le stage proposé vise à mettre en place et à valider une approche de modélisation par calcul 3D du comportement d’une cellule cylindrique pendant l’ET. La cellule a déjà été caractérisée expérimentalement et par simulations 0D.
Le travail effectué au cours de ce stage est préparatif d’une thèse soumise pour un démarrage fin 2023.
Etudiant en dernière année d’école d’ingénieur.
Durée et période du stage : 6 mois à partir de février 2023
Informations pratiques : Le stage se déroulera à l'IFP Energies nouvelles à Rueil-Malmaison. Une indemnité mensuelle sera versée au stagiaire (si non rémunéré par ailleurs).
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Al Hassan Afailal