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 Activité Batteries pour la mobilité à IFPEN :

Grâce à une expérience de plus de dix ans dans l’étude, la caractérisation et la modélisation des systèmes de stockage électrochimique (SSE) pour les transports, IFPEN est aujourd’hui reconnu comme un acteur incontournable de la modélisation et de la simulation des batteries en France. Ses travaux s’élargissent désormais aux applications stationnaires.

La modélisation des batteries est au cœur de nos travaux dans le domaine des SSE. Nos modèles sont sans cesse enrichis et sont capables de représenter :

• le comportement électrothermique des SSE,
• leur vieillissement,
• voire même leur fonctionnement abusif, grâce notamment à la modélisation fine du phénomène d’emballement thermique pour les batteries Li-ion.

Grâce à une veille active et à notre participation à des réseaux comme le RS2E en France, nous maintenons nos modèles à jour pour les technologies de batteries commerciales et prototypes les plus récentes.

Modéliser des batteries, cela veut dire être capable de :

• mettre en place des approches mathématiques qui peuvent être simples (empiriques par analogie électrique) ou très complexes (modèles physiques, méthodes ab-initio) en fonction des besoins des utilisateurs finaux,
• disposer de moyens d’essais et d’outils associés (traitements mathématiques, gestion des données, analyses de sensibilité, etc.) permettant la calibration efficace des paramètres associés aux modèles, et leur validation. Les essais de vieillissement pour calibrer les modèles de durabilité étant particulièrement coûteux en temps et en moyens, nous avons participé à la création du consortium COMUTES², dont l’objectif est d’organiser des campagnes d’essais mutualisées et ouvertes à tous.
   

Nos modèles sont :

• disponibles dans la librairie Electric Storage de la plateforme Simcenter Amesim commercialisée par Siemens Digital Industries Software

   

• utilisés et améliorés :
  - pour les travaux que nous menons dans l’accompagnement industriel : choix de technologie, dimensionnement pour une application,
  - dans des projets collaboratifs pour accélérer le développement des filières électriques, comme dans les projets européens Demobase ou Modalis.
  - pour innover sur des thématiques d’actualité comme la charge rapide, la seconde vie des batteries, les nouvelles générations de batteries tout solide, etc..

References:

Prada, E.; Di Domenico, D.; Creff, Y.; Bernard, J.; Sauvant-Moynot, V.; Huet, F. Simplified Electrochemical and Thermal Model of LiFePO4-Graphite Li-Ion Batteries for Fast Charge Applications. J.Electrochem.Soc. vol.159, n°9,A1508–A1519. DOI: 10.1149/2.064209jes.

Revel, R.; Bernard, J.; Delaille, A.; Gyan, P. Studies and modeling of the calendar aging of HEVs and EVs Li-ion cells: SIMCAL project. Batteries 2012, Nice, France.

C.Edouard. Vieillissement des batteries Li-ion de traction des mécanismes vers le vieillissement accéléré.PhD, 2015.

Petit, M.; Prada, E.; Sauvant-Moynot, V. Development of an empirical aging model for Li-ion batteries and application to assess the impact of Vehicle-to-Grid strategies on battery lifetime. Applied Energy 2016, 172, 398–407

Abada, S.; Marlair, G.; Lecocq, A.; Petit, M.; Sauvant-Moynot, V.; Huet, F. Safety focused modeling of lithium-ion batteries: A review. J.Power Sources 2016, 306, 178–192.

Petit, M.; Calas, E.; Bernard,J. A simplified electrochemical model for modelling Li-ion batteries comprising blend and bidispersed electrodes for high power applications. J.Power Sources 2020, vol 479,228766.

Contact :

Julien Bernard

chef de projet Batteries

julien.bernard@ifpen.fr