Méthodes non-intrusives d’identification des mécanismes de dégradation des batteries lithium-ion pour la prévision de leur durée de vie

Abstract

Cette thèse propose une méthodologie non-intrusive innovante de diagnosticdu vieillissement des batteries lithium-ion. Celles-ci pourront donc autant êtreimplantées dans les BMS pour accéder à des indicateurs plus précis du vieillissementdes cellules que de permettre l’amélioration de leur conception grâce à la compréhensionfine des mécanismes pendant le vieillissement.L’étude, menée sur deux types de batteries industrielles Saft, peut s’appliquer surn’importe quelle technologie li-ion. Les batteries testées sont le VL30PFM, constituéed’une électrode positive de LMFP contre une électrode de graphite, et le LP28MTi,d’une électrode de NMC contre une électrode de LTO. Le grand intérêt de ces batteriesest la composition en mélange de matières actives (dit blend) de leurs électrodespositives.Des campagnes d’essais sont mises en place sur les deux technologies de batteries.Les démarches expérimentales qui constituent la procédure de caractérisation électriqueexhaustive sont définies pour obtenir des données électrochimiques utiles à lacompréhension fine des mécanismes de vieillissement.Les méthodes de diagnostic développées sont regroupées. Parmi celles-ci, la CapacitéIncrémentale (ICA) et la Tension Différentielle (DVA) mettent en lumière lesmodes de dégradation qui surviennent comme la réduction de lithium cyclable ou encoreles pertes de matières actives. Basé sur les mesures demi-piles, un algorithmed’optimisation du positionnement relatif des électrodes dans les éléments permet laquantification précise de ces modes, et de nouvelles voies de diagnostic.