Développement d'un protocole de caractérisation du phénomène d'emballement thermique des batteries Li-ion
Ce projet de thèse s'inscrit dans les préoccupations croissantes liées à la sécurité des batteries Li-ion, en développant un protocole expérimental inédit pour provoquer, contenir et caractériser l'emballement thermique, un phénomène critique de leur utilisation. L'objectif principal...
שמור ב:
| מחבר ראשי: | |
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| מחברים אחרים: | , , , , , , , |
| פורמט: | Thèse numérique |
| שפה: | Français |
| יצא לאור: |
2026.
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| נושאים: | |
| גישה מקוונת: | Accès Université d'Orléans et IFPM |
| הערה: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Institut de combustion aérothermique réactivité et environnement (Orléans, Loiret ; 2007-...) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Armelle Cessou (Président du jury) ; Luc-Sy Tran, Christian Jordy, Michele Bardi, Matthieu Lecompte (Membre(s) du jury) ; Magali Reytier, Laurent Catoire (Rapporteur(s)) Thèse sous embargo actif |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Development of a characterization protocol for the thermal runaway phenomenon of Li-ion batteries |
| סיכום: | Ce projet de thèse s'inscrit dans les préoccupations croissantes liées à la sécurité des batteries Li-ion, en développant un protocole expérimental inédit pour provoquer, contenir et caractériser l'emballement thermique, un phénomène critique de leur utilisation. L'objectif principal a été de concevoir un dispositif expérimental innovant, éprouvé et validé grâce à des tests sur une cellule de référence soumise à un abus thermique, permettant de reproduire et d'étudier ce phénomène dans des conditions contrôlées. À cette fin, une batterie à l'échelle de cellule unitaire a été placée dans une enceinte Haute Pression - Haute Température (HPHT), capable de générer et de contenir l'emballement thermique.Le protocole de mesure inclut le suivi continu de la tension et de la température à la surface de la batterie, ainsi que de la température et de la pression dans l'enceinte HPHT. Parallèlement, des outils analytiques avancés et des diagnostics optiques ont été intégrés afin de suivre en temps réel, et de manière synchronisée, les jets, flammes et émissions gazeuses générés lors de ces événements. Une analyse approfondie des émissions gazeuses en ligne a été réalisée, caractérisant les différentes phases de l'emballement thermique, tandis qu'une méthodologie de quantification spécifique a été développée pour caractériser ces émissions avec précision. Ces mesures, intégrées dans une approche globale, permettent également d'identifier, par plusieurs méthodes, des événements clés marquant les étapes critiques du phénomène d'emballement thermique. Cette analyse synchronisée, combinant des données de température, pression, dynamique et chimie, offre une compréhension approfondie et intégrée des étapes menant à l'emballement thermique. Le protocole élaboré a été soumis à des tests rigoureux de répétabilité et de reproductibilité, démontrant sa robustesse et sa fiabilité. Une analyse paramétrique approfondie de l'influence de l'état de charge sur l'emballement thermique a également été réalisée, permettant d'affiner la compréhension des mécanismes impliqués. Par ailleurs, l'intégration de ce travail au sein du réseau international Engine Combustion Network (ECN) confère une portée internationale aux résultats obtenus sur la même cellule de référence. Cette recherche constitue une avancée majeure dans la compréhension des phénomènes complexes liés à l'emballement thermique des batteries Li-ion. En proposant une méthodologie couplée innovante, elle contribue à améliorer la sécurité de ces systèmes énergétiques tout en orientant les stratégies futures de conception, de prévention et de détection des risques dans ce domaine. This PhD project addresses the growing concerns regarding the safety of Li-ion batteries by developing an innovative experimental protocol to trigger, contain, and characterize Thermal Runaway, a critical phenomenon in their usage. The primary goal was to design an innovative experimental setup, tested and validated through experiments on a reference cell subjected to thermal abuse, enabling the reproduction and study of this phenomenon under controlled conditions. To this end, a unit-scale battery cell was placed in a High-Pressure - High-Temperature (HPHT) chamber, capable of generating and containing Thermal Runaway.The measurement protocol includes continuous monitoring of the cell's voltage and surface temperature, as well as the temperature and pressure within the HPHT chamber. In parallel, advanced analytical tools and optical diagnostics were integrated to monitor, in real-time and in a synchronized manner, the jets, flames, and gaseous emissions generated during these events. An in-depth analysis of the gaseous emissions was conducted online, characterizing the various phases of Thermal Runaway, while a specific quantification methodology was developed for precise characterization of these emissions. These measurements, integrated into a global approach, also allow the identification of key events marking the critical stages of the Thermal Runaway phenomenon through multiple methods. This synchronized analysis, combining temperature, pressure, dynamic, and chemical data, provides a comprehensive and integrated understanding of the stages leading to Thermal Runaway.The developed protocol underwent rigorous repeatability and reproducibility testing, demonstrating its robustness and reliability. A detailed parametric analysis of the state of charge's influence on Thermal Runaway was also conducted, further refining the understanding of the mechanisms involved. Additionally, integrating this work within the international Engine Combustion Network (ECN) provides global significance to the results obtained on the same reference cell. This research constitutes a major advancement in understanding the complex phenomena associated with the Thermal Runaway of Li-ion batteries. By proposing an innovative coupled methodology, it contributes to enhancing the safety of these energy systems while guiding future strategies for risk design, prevention, and detection in this field. |
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| תאור פריט: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Institut de combustion aérothermique réactivité et environnement (Orléans, Loiret ; 2007-...) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Armelle Cessou (Président du jury) ; Luc-Sy Tran, Christian Jordy, Michele Bardi, Matthieu Lecompte (Membre(s) du jury) ; Magali Reytier, Laurent Catoire (Rapporteur(s)) Thèse sous embargo actif |
| פורמט: | Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF |
| גישה: | Thèse soumise à l'embargo de l'auteur jusqu'au 17 février 2027 |