L’objectif de ce stage est d’améliorer les performances des modèles de batteries développés au L2SA du CEA à l’INES #BatteryEnergy. Un modèle d’autodécharge multiphysique, conçu comme un système d’équations différentielles mettant en œuvre les phénomènes intervenant au niveau de l’électrolyte et des électrodes, est en cours de développement depuis quelques années pour étudier la non-stationnarité des batteries, c’est-à-dire le fait que même lorsque l’on ne les utilise pas, il se passe néanmoins des choses à l’intérieur. Le cœur de ce modèle réside dans la théorie choisie pour représenter le transfert de charge entre les phases liquide de l’électrolyte et solide des matériaux actifs des électrodes (réactions électrochimiques hétérogènes). Alors que les équations de Butler-Volmer sont quasi exclusivement utilisées pour représenter le transfert de charge dans les modèles électrochimiques des batteries, les travaux de Rudolph Marcus, prix Nobel de chimie 1992, suggèrent une nouvelle manière de concevoir la vitesse de transfert électronique lors d’une réaction chimique à l’échelle microscopique. Encore peu exploitée à ce jour, les théories de Marcus et Hush permettent d’obtenir des courbes de Tafel, contrairement aux droites issues de la théorie de Butler et Volmer. Dans nos expériences, nous avons obtenues des droites pour certaines réactions, mais ne sommes pas sûrs que d’autres réactions, que nous n’avons pas pu isoler, ne produisent pas également des courbes de Tafel. Nous avons donc mis de côté le modèle de Marcus-Hush-Chidsey (MHC) qui ne permet pas d’obtenir de droites de Tafel, au profit du modèle asymétrique de Marcus-Hush (AMH) qui semble capable de fournir à la fois des droites ou des courbes, selon la valeur du paramètre d’asymétrie γ.
Le modèle, développé en Python, doit être validé expérimentalement pour chaque électrode, au moyen d’une électrode de référence, pour une durée de stockage de 150 jours à 40 °C. La valeur de température de stockage a été fixée à un niveau permettant d’observer rapidement un changement des valeurs de tension de chaque électrode, dans la limite de fonctionnement dictée par le fabricant de la batterie. Le modèle repose sur un système de 8 équations différentielles faisant intervenir non seulement les électrodes, mais également l’électrolyte.

De formation bac+5, vous recherchez un stage pour une durée de 6 mois qui vous permettra de valider votre diplôme.

Compétences scientifiques : mathématiques / programmation en Python

Connaissances : physique / électrochimie

Vous êtes reconnu(e) pour votre : autonomie, curiosité, rigueur, sens de l'organisation,

Vous devrez mettre en œuvre la nouvelle théorie de transfert de charge dans les équations différentielles existantes, ou en créer de nouvelles pour ajouter des phénomènes physiques négligés.

Intérêt pour la physique.