Étude de l'évolution chimique de l’électrolyte des batteries lithium-ion et modélisation des émissions associées

Cette étude s’inscrit dans la continuité du projet ET2022-002 et vise à approfondir la compréhension des mécanismes de dégradation chimique de l’électrolyte dans les batteries lithium-ion, en particulier pour les cathodes NMC.
L’objectif principal est de modéliser l’évolution chimique de l’électrolyte et de prédire la formation de produits gazeux toxiques (CO, CO2, H2, hydrocarbures) en conditions limites de fonctionnement : température, courant et vieillissement. Un modèle de cinétique chimique basé sur les lois d’Arrhenius et les enthalpies de réaction sera développé. Ce modèle intègrera les réactions primaires et secondaires dans l’électrolyte, et sera validé expérimentalement. Les émissions gazeuses résultent de plusieurs processus (réactions primaires) : réduction et oxydation électrochimiques des solvants organiques, désintercalation du lithium, oxydation des matériaux NMC, décomposition thermique du sel LiPF6. Les émissions secondaires proviennent d’impuretés ou en cas d’humidité (Li2CO3, LiOH).
La méthodologie repose sur six étapes : revue bibliographique, caractérisation de l’électrolyte, modélisation, validation expérimentale, simplification du modèle, et modélisation globale. Grâce à des simulations numériques intégrant les aspects thermiques, mécaniques et électrochimiques, cette modélisation permettra d’explorer de nombreux scénarios, d’anticiper les risques d’emballement thermique, et de renforcer la sécurité des opérateurs. L’étude est réalisée en partenariat avec l’IFPEN et le LRGP, dans le cadre d’une thèse.