Calibration via calcul élément finis de méthodes expérimentales de gonflement de cellules de batterie

IFP Energies nouvelles - Mobilité et Systèmes

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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 : CLIMAT, ENVIRONNEMENT ET ÉCONOMIE CIRCULAIRE, ÉNERGIES RENOUVELABLES, MOBILITÉ DURABLE et HYDROCARBURES RESPONSABLES.

L’engagement d’IFPEN en faveur d’un mix énergétique durable se traduit par des actions visant :

• à gagner en efficacité énergétique ;
• à réduire les émissions de CO2 et de polluants ;
• à améliorer l’empreinte environnementale de l’industrie et des transports ;

tout en répondant à la demande mondiale en mobilité, en énergie et en produits pour la chimie.

Dans cet objectif, IFPEN développe des solutions permettant, d’une part, d’utiliser des sources d’énergie alternatives et, d’autre part, d’améliorer les technologies existantes liées à l’exploitation des énergies fossiles.

Calibration via calcul élément finis de méthodes expérimentales de gonflement de cellules de batterie

Grâce à une expérience de plus de dix ans dans l’étude, la caractérisation et la modélisation des systèmes de stockage électrochimique, IFPEN est aujourd’hui reconnu comme un acteur incontournable de la modélisation et de la simulation des batteries en France.

Une batterie de véhicule électrique est composée de multiples cellules agencées en séries et en parallèles. On distingue trois principaux formats de cellules : cylindriques, prismatiques, et pouch (ou poches). Les nouvelles chimies de cellules de batteries Li-ion exacerbent des phénomènes de gonflement sous l'effet des sollicitations électrochimiques, ce qui peut engendrer des déformations et des contraintes mécaniques sur la structure de confinement du pack.

En réponse à ces défis, IFPEN a lancé des recherches et développé des méthodes expérimentales pour étudier les comportements mécaniques des cellules de batterie sous diverses sollicitations électrochimiques.

Le bureau d’études de la direction mobilité et système d’IFPEN, ayant déjà développé des outils de modélisation thermique et thermomécanique pour diverses applications, y compris dans les moteurs électriques, souhaite se consacrer au développement et à l’ajustement de modèles expérimentaux pour le gonflement de cellules de batterie, utilisant des simulations par éléments finis.

Le stage proposé au sein de l’équipe calcul pour répondre à cet objectif comprend le plan de travail suivant :

1.  Revue bibliographique sur la problématique et pour déterminer le choix de la modélisation numérique du volet 3
2. Modélisation et simulation des moyens expérimentaux
3. Modélisation et simulation comprenant les cellules de batteries étudiées
4. Analyse des données des essais réalisé sur le site de IFPEN Solaize vs simulation

Ces travaux seront encadrés par des ingénieurs calcul mécanique et thermique issus du département conception des moyens expérimentaux et des systèmes ainsi que par des ingénieurs de recherches du département Electrochimie et Matériaux

Profil recherché :

Bac +4/5 à dominante Mécanique et/ou thermique.

• Connaissances en thermique, en structure et mécanique.
• Goût pour la simulation numérique indispensable.
• Connaissances des logiciels CATIA, ANSYS Mechanical, Fluent est un plus.
• Ouverture d’esprit et force de proposition.

Mots-clefs : Génie mécanique, électrochimique, batterie, calcul par éléments finis

Durée et période du stage : 6 mois entre janvier et décembre 2025
Lieu du stage : Rueil-Malmaison

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