Stage pfe etude numérique de l’emballement thermique de batteries lithium-ion h/f

Stage PFE Etude numérique de l’emballement thermique de Batteries Lithium-Ion H/F

Rattaché(e) au Responsable technique et à l’ingénieur mécanique et thermique, au sein du département Systèmes avancés de la division Aerospace Defense and Performance, vous travaillerez sur l’étude numérique de phénomènes d’explosivité des gaz lors de réaction d’emballement thermique sur des accumulateurs Lithium-Ion dans le cadre du développement d’une batterie pour le secteur aéronautique.

Le développement des batteries Lithium-ion est un enjeu technologique majeur dans de nombreux secteurs d’activité. L’évolution des accumulateurs électrochimiques d’un côté ainsi que des systèmes de batterie, toujours plus compact, conduisent à une croissance constante des densités d’énergie. Il est donc primordial de pouvoir répondre à ces besoins et donc de concevoir des systèmes de batteries capable de gérer ces fortes densités d’énergie d’un point de vue fonctionnel mais également sur le plan de la sécurité. En effet, la sécurité des systèmes de batterie Lithium-ion est un critère de premier ordre pour leur développement et leur implantation sur le marché. L’un des points principaux du risque sécuritaire des systèmes de batteries Lithium-ion est le phénomène d’emballement thermique. Si les accumulateurs électrochimiques basées sur le Lithium-ion sont très intéressantes d’un point de vue densité énergétique, par rapport à d’autres couples électrochimiques, elles apportent également de nouvelles contraintes et risques liés à leur chimie qu’il faut parvenir à gérer. Le phénomène d’emballement thermique d’un accumulateur Lithium-ion est généralement lié à un court-circuit interne entre les électrodes et peut conduire à une réaction incontrôlée interne à l’accumulateur, libérant ainsi une grande quantité d’énergie et de gaz chaud et inflammable. Un des enjeux est la maîtrise et la gestion des gaz rejetés et du risque d’explosion inhérent. Il y a un donc un fort besoin de caractériser ce phénomène afin d’orienter les moyens de protections à mettre en œuvre au niveau du design batterie.

Les travaux proposés dans le cadre de ce stage portent sur l’étude numérique de ces phénomènes d’emballement thermique dans le cadre du développement d’une batterie pour le secteur aéronautique. Les contraintes en termes de sécurité sur ce secteur d’activité sont très fortes et exigent une très bonne connaissance du phénomène d’emballement thermique ainsi qu’une parfaite gestion de ce phénomène. Cette étude a donc un fort enjeu sur le plan technique mais également d’un point de vue projet sur un développement batterie spécifique.

L’étude numérique devra comporter plusieurs volets pour obtenir une vue d’ensemble des mécanismes physique liés à l’emballement thermique.

Vous devrez savoir utiliser l’environnement python et le logiciel Cantera qui permet de faire des calculs de combustion et notamment calculer des espèces réduites. Cet environnement représentera une part importante du stage qui permettra la préparation à un calcul de combustion 3D. Dans un second temps, le calcul pourra éventuellement être réalisé si la durée de l’activité du stage le permet.

Profil souhaité

1. Profil ingénieur mécanique et thermique ou aéronautique ou matériaux
2. Compétences en calculs (combustion ...)
3. Vous maitrisez le langage Python. La connaissance du logiciel Cantera serait un plus.
4. Vous faites preuve de rigueur et de méthode de travail pour mener à bien les sujets de recherche et développement qui vous sont confiés.

Stage de Projet de Fin d’Etude (PFE) d’une durée de 6 mois.

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