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Batteries

Lancement d’un programme scientifique ambitieux pour les futures générations de Batteries Li-ions


​Face à l'enjeu majeur que représente le stockage de l'électricité dans la transition énergétique actuelle, le CEA lance un programme scientifique d'ampleur visant à accélérer le développement de la technologie des batteries Li-ions.

Publié le 23 mars 2020

Le programme FOCUS « Simulation multiéchelle des batteries appliquée aux matériaux d'électrode » a pour objectif de développer une approche de simulation plus prédictive dans le domaine des batteries Li-ions. Cette approche repose sur un fort couplage entre modélisation physique et caractérisation expérimentale. Les modèles et logiciels de simulation développés dans le cadre de ce programme constitueront un outil complémentaire à l'expérience pour accélérer l'élaboration et la synthèse de matériaux et d'électrodes plus performants, durables et sûrs. Pour cela, le CEA lance une quinzaine de thèses et post-docs pour enrichir les compétences investies dans ce projet ambitieux.

Les batteries Li-ions sont des systèmes complexes mettant en jeu de multiples phénomènes physico-chimiques couplés et multi-échelles. Intégrer cette approche multi-échelle est primordial pour, dans le sens montant, disposer de modèles moins empiriques et plus prédictifs basés sur les phénomènes physiques sous-jacents et, dans le sens descendant, orienter les développements vers les problèmes d'intérêt aux échelles supérieures.

Si une démarche prédictive basée sur la modélisation et la simulation est pertinente à toute échelle pour apporter des améliorations et innovations aux batteries Li-ions, c'est sans doute à l'échelle des matériaux que les ruptures sont le plus susceptibles d'émerger.

C'est pourquoi le programme FOCUS se concentre sur ces échelles et intègre deux voies parallèles et complémentaires. La première consiste à améliorer les technologies actuelles connues et disponibles par le recours plus important à la modélisation et à la simulation dans une démarche de couplage élaboration-caractérisation-modélisation-simulation et assurant la cohérence entre les différentes échelles. La seconde voie consiste à accélérer le développement de nouveaux matériaux pour l'émergence de technologies innovantes dont les batteries à électrolyte solide. Cette seconde voie bénéficiera de l'apport de la première en termes de démarche globale : lien entre les échelles, couplage caractérisation, modélisation, simulation, validation, etc.

Vous souhaitez participer à ce programme, retrouvez les sujets de thèses proposés. A vos candidatures !


Titre

Centre

Etude par radiolyse du vieillissement d'accumulateurs Li-ion avec une anode en silicium

Saclay

Etude  du phénomène de Lithium-plating : Caractérisation operando et simulation du phénomène

Grenoble

Etudes de l'impact du design sur les non-uniformités de dégradations des cellules Li-Ion à l'échelle des électrodes pour le développement d'un modèle de vieillissement à l'échelle de la cellule

Grenoble

Modélisation des transitions de phases dans les matériaux de batterie lamellaires

Grenoble

Étude des mécanismes d'intercalation du lithium dans les électrodes de batteries par (micro)diffraction de rayons X synchrotron operando

Grenoble

Etude des matériaux de cathode pour accumulateurs lithium-ions par spectroscopie de photoémission à rayonnement X mous et durs expérimentale et théorique

Grenoble

Etude théorique et expérimentale de la cinétique de lithiation du silicium cristallin et amorphe

Saclay

Caractérisation operando de la structure et des interfaces de batteries par techniques synchrotron/neutrons 3D

Grenoble

Etude du comportement mécanique en cyclage d'une particule composite silicium/carbone utilisée dans les cellules Li-Ion

Cadarache

Sélection et optimisation d'anodes silicium pour batteries tout solide

Grenoble

Visualisation et quantification in-situ des évolutions microstructurales dans les batteries tout solide

Grenoble

Simulation à l'échelle atomique d'électrolytes vitrocéramiques pour des batteries solides

Saclay

Modélisation multiéchelle du transport du lithium dans des électrolytes Li-ion solides et hybrides et leurs interfaces

Grenoble

Etude des mécanismes de transport du lithium dans des électrolytes hybrides de batterie « tout-solide »

Grenoble

Pour postuler à un sujet de thèse, se référer au lien vers la fiche sur le site de l'INSTN ou contacter Didier Jamet, pilote du programme FOCUS - didier.jamet@cea.fr 

Télécharger la plaquette du programme Focus (en anglais)

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