08 : Étude des risques électriques liés à l'emballement thermique d'une batterie Li ion : élaboration d'un cahier des charges pour leur étude expérimentale
IFP Energies nouvelles - Lyon
Stage | Sciences des Matériaux | Rhône | Janvier 2027 | 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 : 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.
Etude des risques électriques liés à l’emballement thermique d’une batterie Li ion : élaboration d’un cahier des charges pour leur étude expérimentale
L’augmentation des densités énergétiques et des puissances spécifiques des batteries Li ion s’accompagne d’un renforcement des exigences de sûreté, en particulier en cas de sollicitations extrêmes (surcharge, défaut thermique, choc mécanique…) pouvant mener à un emballement thermique.
Lors de ces événements, les cellules peuvent émettre des mélanges complexes de gaz et d’aérosols. Si les aspects thermiques, la propagation d’emballement et la toxicité des gaz commence à être mieux documentés, les risques électriques liés à ces émissions (modification du milieu diélectrique, création de chemins conducteurs, risque d’arc) restent aujourd’hui mal caractérisés.
Le stage proposé vise à contribuer au développement d’une méthodologie expérimentale de caractérisation multi physique de ces émissions, avec un focus particulier sur la qualification du risque électrique pour les systèmes batteries Li ion.
Les objectifs du stage se déclinent en trois volets complémentaires :
- Réaliser un état de l’art ciblé, incluant une revue des travaux portant, sur les émissions (gaz, aérosols) lors du venting ou de l’emballement de batteries Li‑ion, sur les propriétés électriques de ces gaz et aérosols (conductivité, charge, conditions d’amorçage d’arc, tensions de claquage), ainsi que sur les méthodes de test de tenue diélectrique en atmosphères « polluées ». Cette revue devra permettre d’identifier les paramètres clés reliant les caractéristiques d’émission (composition, concentration, granulométrie, charge, morphologie des dépôts) aux phénomènes électriques (conductivité, risque d’arc).
- Définir un pré‑dimensionnement potentiel de moyen expérimental dédié. Proposer une architecture permettant l’étude du venting / emballement (scénarios de sollicitation tels que surcharge ou chauffage, contraintes de confinement, aspects de sécurité et instrumentation). Sur cette base, un premier cahier des charges sera élaboré pour les diagnostics électriques (arcs, tensions de claquage, résistances, champs) et physico‑chimiques (granulométrie, concentration en aérosols, nature chimique, observation de dépôts), ainsi que pour l’identification des conditions d’essais représentatives.
- Enfin, en fonction de l’avancement et des moyens disponibles, réaliser des premiers essais de preuves de concept, via la mise en place d’essais préliminaires sur cellule ou sur un volume d’essai simplifié.
Profil recherché :
Etudiant de Master 2 ou Élève ingénieur en 3ᵉ année avec une spécialisation en génie électrique / électrotechnique ; physique appliquée ; ou génie des procédés / matériaux avec un fort intérêt pour les phénomènes électriques et la métrologie.
Mots-clefs : Batteries Li‑ion, Sûreté / sécurité des batteries, Emballement thermique, Caractérisation multi‑physique / Risques électriques, Arc électrique, tensions de claquage, Propriétés électriques des gaz et aérosols (conductivité, charge), Banc d’essai / moyen expérimental / dispositif d’essai, Pré‑dimensionnement / architecture de dispositif
Durée et période du stage : 6 mois entre janvier et août 2027
Lieu du stage : Solaize