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L’emballement thermique des batteries modélisé


​Un modèle de simulation de l’emballement thermique dans une cellule lithium-ion a été développé et intégré à la plate-forme de modélisation multiphysique MUSES. Il servira notamment à valider et optimiser des architectures de packs batteries plus sûrs, en faisant l’économie de certains tests expérimentaux.

Publié le 28 janvier 2019

​La propagation d’emballement thermique est la principale cause des incidents liés aux batteries lithium-ions. Les chercheurs du Liten, institut de CEA Tech, viennent de développer un outil permettant de simuler les réactions d’ignition survenant dans certaines conditions et pouvant conduire à l’emballement thermique des accumulateurs.

Des essais expérimentaux par chauffage de cellules dans des enceintes adiabatiques (sans échange de chaleur avec l’extérieur) ont servi dans un premier temps à identifier les paramètres de la cinétique de réaction globale d’emballement thermique de la cellule batterie. Le modèle proprement dit a ensuite été construit et résolu sur des modèles 3D de cellules en utilisant ces données, et implémenté sur le logiciel Comsol Multiphysics. A partir de l’impédance caractéristique d’un court-circuit interne, il permet de reproduire la signature de l’emballement thermique susceptible de s’ensuivre.

Qualifié jusqu’à 150-200°C environ, ce modèle a été intégré à la plateforme de modélisation multiphysique MUSES. Il servira à mieux comprendre le phénomène d’emballement et à évaluer les risques, mais aussi à concevoir des cellules et des packs batteries plus sûrs, tout en nécessitant moins de tests expérimentaux. Par la suite, les performances et la fiabilité du modèle devraient être améliorées en utilisant le code open source TRUST plus robuste que le logiciel Comsol.

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