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La propagation d’emballement thermique des batteries simulée à l’échelle du module


​Un outil d'aide à la conception de pack batteries plus sûres a été développé. En quantifiant l'impact des modifications de dimensionnement sur le comportement des packs batteries, il améliore l'évaluation des risques d'emballement.

Publié le 24 février 2020

​Tandis que des cas d'incidents relatifs à des batteries sont régulièrement relatés dans les colonnes des journaux, la fréquence d'apparition de ces événements devrait bientôt s'amenuiser. L'analyse de la propagation d'emballement thermique dans les batteries lithium-ions est en effet un axe de recherche essentiel pour le déploiement de la technologie pour les applications transport et stationnaires. Dans cette perspective, le Liten, institut de CEA Tech, avait déjà mis au point un premier modèle multiphysique dédié à la modélisation de l'emballement de cellule cylindrique. Le laboratoire vient de développer un premier modèle à l'échelle du module, décrivant la propagation du phénomène d'une cellule aux autres.

Les modèles 3D, très précis, sont trop coûteux en ressources de calcul et ne permettraient pas l'obtention d'un résultat rapide nécessaire dans les phases de conception des packs batterie. Sachant que l'impact du phénomène de propagation d'emballement s'amenuise à mesure que l'on s'éloigne de l'origine du défaut thermique, les ingénieurs et chercheurs ont choisi d'optimiser la résolution numérique du problème en couplant plusieurs modèles décrivant plus ou moins finement les phénomènes en fonction de leur emplacement dans le pack batterie.

Couplant plusieurs modèles à différentes échelles, l'outil obtenu sera amené à évoluer pour prendre en compte d'autres phénomènes physiques (tels que les phénomènes de combustion ou d'éjection de matière) et être plus prédictif. Utilisable même par des non numériciens (grâce au co-développement d'une interface simplifiée), il permettra à terme de réduire le nombre d'expériences nécessaires pour la conception et la validation de nouvelles architectures. Une première version de l'outil est disponible pour permettre aux ingénieurs en charge de la conception de le tester.

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