Charge rapide de batteries lithium-ion basée sur la compensation de chute-ohmique

Fast-charging of Lithium-ion batteries with ohmic-drop compensation method

• Auteur / Autrice : Mohd Hilmi Noh
• Direction : Yann Bultel, Pierre-Xavier Thivel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides Energétique, Procédés
• Date : Soutenance le 19/10/2017
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électrochimie et de physicochimie des matériaux et des interfaces (Grenoble ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Venet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christine Lefrou, Pierre-Xavier Thivel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Corinne Alonso, Christophe Forgez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Indium

Optoélectronique

Mots clés libres

Modélisation

Thermique

Performance

Charge rapide

Batterie

Ev

Li-Ion

Thermal

Performance

Fast charging

Battery

Ev

Résumé

L'objectif de cette thèse est l’étude de la charge rapide de batteries lithium-ion basée sur la méthode de la compensation chute ohmique. Cette méthode permet théoriquement de réduire le temps total de charge des batteries. Dans cette thèse, cette méthode a été mise en œuvre sur trois types différents de cellules de format 18650 : C/ FP, C/NMC et LTO/LFP. Cette méthode montre de bons résultats pour les batteries C/LFP et LTO/LFP avec une réduction du temps de charge total d'environ 70% par rapport à la méthode classique. Néanmoins, cette méthode présente des inconvénients comme notamment l’élévation de la température interne de la batterie pendant la charge rapide. De plus, cette méthode implique un courant élevé et conduit à des potentiels élevés qui peuvent engendrer également des dégradations. En particulier, nous avons démontré que la batterie C / LFP subissait des dégradations internes notamment une déformation mécanique de l’enroulement et une dégradation de la composition d’électrolyte.

The aim of this thesis is to study fast-charging of lithium-ion, battery using the ohmic-drop compensation method. The latter method theoretically will reduce the total charging of the batteries considered. In this thesis, the ODC method was implemented on three different types of 18650 battery cells. These batteries are C/LFP, C/NMC and LTO/LFP. This method show a good result for C/LFP and LTO/LFP batteries with a reduction of total charging time of about 70% in comparison with the classical method. Nevertheless, there are some issues regarding this method; the temperature elevation of the battery is high during fast-charging. Indeed, almost all fast-charging procedure experiences the same problem concerning that matter. Moreover, with ODC fast-charging method, high current rate and high voltage will worsen the situation. These complications of the ODC fast-charging method are key points for both performance and durability of the batteries. Particularly, we have demonstrated that C/LFP battery underwent internal degradation as a mechanical deformation of the active materials and degradation of electrolyte.