Doctorant(e) – Etude et modélisation du vieillissement des batteries tout solide ou semi-solide (H/F)

A l’IRT Saint Exupéry nous réalisons des projets de Recherche en Technologie collaboratifs, principalement pour les secteurs aéronautique et spatial.

Créé et cofinancé par l’Etat et nos partenaires industriels, notre mission est d’accélérer la recherche technologique française au profit de l’écosystème national, en créant un pont entre le monde académique et l’industrie. 

Ici, vous évoluerez dans un environnement collaboratif avec des équipes issues du monde académique, industriel, du personnel détaché par de grands groupes, des chercheurs ou encore des doctorants.

Notre force c’est le niveau d’expertise de nos collaborateurs et nos plateformes technologiques différenciantes : (lien)

Pourquoi nous rejoindre ?

Rejoindre l'IRT, c'est développer ses compétences dans un environnement collaboratif intégré et multiculturel.

C'est également participer à des projets de structuration de l'IRT, dans un environnement de travail stimulant et bienveillant.

Vous êtes un véritable business Partner et assurez les des équipes....

Quelques-uns de nos avantages :

Une mutuelle et un accord de prévoyance avantageux

Un environnement éthique engagée: la prise en compte des enjeux environnementaux, sociaux, économiques et éthiques dans leurs activités via un Gender Equality Plan et une politique R.S.E. ambitieuse.

Un CSE dynamique : clubs, activités, offre culturelle

Tickets restaurants

La prise en charge des déplacements éco-responsables (75% de ton abonnement transports en commun) ainsi qu'une prime mobilité douce

La possibilité de télétravailler jusqu'à 2 jours par semaine.

L’IRT Saint Exupéry s’engage pour la diversité et l’inclusion. Toutes les candidatures à ce poste seront étudiées sans différence de traitement liée au sexe, à l’âge, à la nationalité ou tout autre critère discriminant. Tous nos postes sont ouverts aux personnes en situation de handicap.

Le projet « Solid State Battery (SSB) » regroupe plusieurs partenaires : AIRBUS, ALSTOM, EXOES, RENAULT, SAFRAN, Laboratoire Ampère, Laboratoire IMS, Laboratoire LEPMI.

Il est piloté par l‘IRT (Institut de Recherche Technologique) Saint Exupéry à Toulouse, et son objectif consiste à explorer les performances et la fiabilité des batteries dites tout solide ou semi-solide. Dans ce contexte académique et industriel, deux thèses en parallèles seront effectuées sur deux technologies de batteries tout solide ou semi-solide commerciales, dont une au laboratoire Ampère et un post-doctorant travaillera sur une technologie non-commerciale de batterie SSB. Le doctorant bénéficiera ainsi d’une expérience dans un projet multi partenaires avec un intérêt industriel fort.

L’amélioration de la sûreté de fonctionnement (fiabilité, maintenabilité, disponibilité, sécurité) des batteries est primordiale pour des applications telles que l’aéronautique ou la mobilité électrique. L’utilisation de batterie tout solide ou semi-solide de technologie récente rentre dans ce cadre puisqu’elle permet d’améliorer la sécurité des systèmes les utilisant. Par contre, l’étude de leur mécanismes et modes de vieillissement reste à approfondir.

L’objectif du projet, dans lequel la thèse sera intégrée, est de développer des lois ou modèles de vieillissement de batterie tout solide ou semi-solide en vue du diagnostic, de l’estimation de l’état de santé et d’identifier les facteurs (température, courant, profondeur de décharge, état de charge) impactant le vieillissement.

Les objectifs du doctorant se concentreront sur l’étude du comportement électrochimique de ces systèmes de stockage, l’identification de leurs limites comportementales, l’analyse des mécanismes et modes de vieillissement, la modélisation du vieillissement et l’estimation de l’état de santé.

Le doctorant devra donc s’intéresser, aux comportements électriques et thermiques des batteries tout solide ou semi-solide commerciales étudiées dans le cadre du projet, à l’évolution de leurs caractéristiques lors du vieillissement (études des caractérisations électriques temporelle et fréquentielle, analyse incrémentale de capacité (ICA), analyse de la tension différentielle (DVA), ...) ainsi qu’à d’éventuelles études post-mortem.

L’étude expérimentale principale à mener lors de cette thèse consiste à réaliser des tests de comportement et de vieillissement calendaire et en cyclage et d’identifier les différents mécanismes et modes de dégradation dans le cadre des différentes applications des industriels engagés dans le projet. Des modèles comportementaux pourront être déduits. Cette étude de comportement et de vieillissement des batteries tout solide ou semi-solide permettra d’avoir des modèles permettant de prédire leur vieillissement. 

Caractérisations et essais de vieillissement

Des essais de caractérisation et de vieillissement standards (tension, température chaude, courant) ainsi que des essais moins usuels (température froide à définir, etc.) seront effectués afin de définir des plages de fonctionnement sur de multiple critères et des lois de vieillissement. Ces essais permettront également d’obtenir des échantillons à différents stades de vieillissement pour l’étude des phénomènes physiques.

Analyse des constituants

Afin de rendre les modèles plus représentatifs des phénomènes qui ont lieu au sein des batteries tout solides dans le but d’augmenter leur fiabilité, une analyse de leur comportement et de l’évolution des paramètres du modèle sera effectuée à différents stade du vieillissement. Ces analyses chercheront à faire le lien entre les paramètres des modèles, leur évolution, et les phénomènes physico-chimiques amenant aux mécanismes de dégradation. Potentiellement, des techniques d’analyse pourront être exploitées (tomographie à rayons X, MEB, …).

Modélisation et prédiction de l’état de santé

La prédiction de l’état de santé (SOH pour State Of Health) des éléments de stockage nécessite la modélisation de ces derniers. Un modèle électrothermique permettant d’estimer l’évolution du SOH en fonction des contraintes d’utilisation est visé. Le modèle à développer s’appuiera sur des travaux antécédents effectués au laboratoire, sur l’analyse des résultats obtenus par des caractérisations temporelles et fréquentielles sur les composants étudiés et sur l’observation des modifications physico-chimiques des constituants des composants lors du vieillissement.

Le ou la candidate sera amené(e) à participer à des réunions avec le consortium industriel du projet, en visioconférence et en présentiel, et donc à se déplacer durant la thèse.

En dehors de ces réunions, le ou la candidate sera principalement basé au Laboratoire IMS à Bordeaux 351 Cours de la Libération 33405 Talence Cedex.

L’IRT Saint Exupéry sera l’employeur de la ou du doctorant(e).

Master ou école d’ingénieur avec une spécialisation en génie électrique ou électrochimie. Une expérience ou appétence pour les études expérimentales sera appréciée.

Génie électrique ou électrochimie

Autonomie, prise d’initiatives, rigueur, communication