Informations générales
Entité de rattachement
Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service des citoyens, de l'économie et de l'Etat.
Il apporte des solutions concrètes à leurs besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité sur un socle de recherche fondamentale. Le CEA s'engage depuis plus de 75 ans au service de la souveraineté scientifique, technologique et industrielle de la France et de l'Europe pour un présent et un avenir mieux maîtrisés et plus sûrs.
Implanté au cœur des territoires équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA dispose d'un large éventail de partenaires académiques et industriels en France, en Europe et à l'international.
Les 20 000 collaboratrices et collaborateurs du CEA partagent trois valeurs fondamentales :
• La conscience des responsabilités
• La coopération
• La curiosité
Référence
SL-DES-24-0273
Description du sujet de thèse
Domaine
Sciences pour l'ingénieur
Sujets de thèse
Modélisation et simulation du procédé de calandrage des électrodes Li-ion par méthode des éléments discrets
Contrat
Thèse
Description de l'offre
L’optimisation de la performance des batteries est de nos jours un enjeu majeur pour le stockage de l’énergie électrique. L’utilisation massive des batteries dans de multiples domaines (transports, énergies, communications, etc) en fait un sujet stratégique de recherche et de développement.
Leurs performances sont dictées par leur densité d’énergie d’une part et leur vitesse de charge/décharge d’autre part. La porosité des électrodes agit au premier ordre sur ces deux paramètres. Toutefois son effet est antagoniste : diminuer la porosité permet de gagner en densité d’énergie, au détriment de la conductivité ionique de l’électrolyte qui a lieu au sein des pores. Un compromis entre densité d’énergie et conductivité ionique est constamment recherché et fait l’objet de sujet de recherche.
Lors de sa fabrication l’électrode subit une étape de calandrage qui consiste à réduire sa porosité en lui appliquant une contrainte de compression entre deux cylindres. Le lien entre les données d’entrées du procédé de calandrage, les paramètres procédés et les caractéristiques finales du produit est mal connu. Une précédente thèse a permis de mettre en place un outil de simulation de cette étape de procédé. La méthode de simulation par Éléments Discrets a été employée pour simuler le comportement granulaire du matériau actif, de son liant et de l’électrode. Cela a permis d’étudier l’effet des propriétés des grains et du liant (cohésion et de la plasticité) sur les propriétés finales de l’électrode et de se comparer qualitativement aux données expérimentales.
L’objectif de cette thèse est de poursuivre le travail entreprit en enrichissant la simulation de la déformation du collecteur de courant et des grains composant le matériau actif. Ceci permettra d’étudier l’effet de ces paramètres et du calandrage sur les propriétés finales de l’électrode et en particulier sur leur topologie microstructurale.
Le doctorant sera accueilli au sein de l'institut IRESNE (CEA-Cadarache) dans le Laboratoire des Méthodes numériques et Composants physiques de la plateforme PLEIADES du Département d’Etude des Combustibles. Il bénéficiera d’un environnement faisant appel à des outils d’investigation de pointe sur le plan expérimental comme sur celui de la modélisation-simulation et d’un environnement collaboratif (Le Laboratoire de Mécanique et Génie Civil de l’Université de Montpellier et le CEA/LITEN à Grenoble).
Université / école doctorale
Information, Structures et Systèmes (I2S)
Localisation du sujet de thèse
Site
Cadarache
Critères candidat
Formation recommandée
Ecole d'ingénieur ou master en mécanique et simulation numérique
Demandeur
Disponibilité du poste
01/10/2023
Personne à contacter par le candidat
VANSON Jean-Mathieu jean-mathieu.vanson@cea.fr
CEA
DES/DEC//LMCP
CEA Cadarache
13108 Saint-Paul lez Durance
0442257260
Tuteur / Responsable de thèse
RADJAI Farhang franck.radjai@univ-montp2.fr
CNRS
Physique et mécanique des Milieux divisés
Campus Saint-Priest, bâtiment 2
LMGC,
860, rue de St Priest
34090 Montpellier
France
0467143504
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