Informations générales
Entité de rattachement
Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public de recherche.
Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans le cadre de ses quatre missions :
. la défense et la sécurité
. l'énergie nucléaire (fission et fusion)
. la recherche technologique pour l'industrie
. la recherche fondamentale (sciences de la matière et sciences de la vie).
Avec ses 16000 salariés -techniciens, ingénieurs, chercheurs, et personnel en soutien à la recherche- le CEA participe à de nombreux projets de collaboration aux côtés de ses partenaires académiques et industriels.
Référence
2022-23892
Description de l'unité
Le SEMT, doté de 3 plateformes d'essai et d'outils de simulation qu'il développe (CAST3M, EUROPLEXUS), est l'unité de compétence de la DES en mécanique, thermique, et interaction fluide-structure. Il participe aux projets du CEA, dont un grand nombre en coopération avec EDF, FRAMATOME, IRSN, ainsi qu'à des programmes de recherche nationaux et européens.
Au sein du SEMT, le Laboratoire d'Etudes de Dynamique (DYN) est en charge d'actions d'études et de recherche dans les domaines de la dynamique des structures, en interaction éventuelle avec les fluides : vibrations, vibrations sous écoulement, et dynamique rapide. Un des atouts du laboratoire est de disposer de compétences et de moyens couvrant la modélisation physique, la simulation numérique et les essais (analytiques ou de validation) sur ses installations propres (plateforme RESEDA), en lien avec les activités industrielles de ses partenaires historiques (EDF et FRAMATOME).
Description du poste
Domaine
Mécanique et thermique
Contrat
Post-doctorat
Intitulé de l'offre
Thèse : Essais et Simulation pour l'étude de la sécurité des batteries au Lithium H/F
Sujet de stage
Des sollicitations sévères de batteries Li peuvent conduire à un phénomène d'emballement thermique, pouvant aller jusqu'à un départ de feu voire une combustion explosive de la cellule ou du pack batterie. L'objectif de la thèse consiste à développer et mettre au point une stratégie de modélisation et de simulation numérique des conséquences mécaniques de l'emballement thermique des batteries Li, dans le but de prendre en compte ces effets dans le dimensionnement de l'enveloppe de la batterie, de l'enceinte ou de l'installation (interaction fluide structure). Cette stratégie s'appuiera sur des campagnes d'essais réalisées dans le cadre de la thèse, et sur les outils numériques développés au CEA.
Durée du contrat (en mois)
36 mois
Description de l'offre
Dans le contexte actuel de transition énergétique, les batteries au lithium constituent aujourd’hui une technologie incontournable pour répondre au fort enjeu du stockage de l’énergie électrique. Cependant, des sollicitations sévères de batteries Li peuvent conduire à un phénomène d’emballement thermique, pouvant aller jusqu’à un départ de feu voire une combustion explosive de la cellule ou de la totalité du pack batterie. Si ce phénomène est bien connu de la communauté scientifique, la R&D liée à la problématique de la sécurité des batteries est encore naissante et doit être consolidée.
Les travaux s’organiseront en 3 volets :
1. Comprendre, maîtriser et modéliser les différentes phases du scénario, en particulier les phases a) de l’émission de matière lors de l’emballement, b) de combustion. La caractérisation des mélanges de gaz émis se basera sur les travaux issus de la littérature ou issus d’une autre thèse en cours sur le sujet. Pour caractériser la phase de combustion du mélange (vitesse et accélération de flamme, déflagration/détonation, ...), des essais seront réalisés dans une installation de type tube à choc.
2. Développer un modèle numérique représentatif des phénomènes identifiés dans le premier volet, sur la base des outils numériques du CEA, en particulier Cast3M et/ou EUROPLEXUS. Dans un premier temps, l’interaction fluide-structure ne sera pas considérée. En fonction du besoin, il faudra adapter, améliorer et/ou développer de nouveaux modèles ou fonctionnalités, avec vérification et validation sur la base des résultats expérimentaux.
3. Introduire la composante interaction fluide structure dans le modèle numérique, pour prendre en compte la déformation éventuelle de l’enveloppe de la batterie, de l’enceinte ou de l’installation, sous l’action de la montée en pression induite par l’emballement thermique. Seront investiguées en particulier les méthodes de couplage disponibles dans les codes (Cast3M et/ou EUROPLEXUS) et les développements complémentaires à réaliser. Les développements pourront être validés sur la base d’un essai de combustion d’un mélange prédéfini dans une enceinte semi-fermée.
Les travaux devront permettre d’évaluer les capacités des outils actuels et d’orienter le développement de méthodes numériques et des codes de calcul afin d’améliorer leur prédictivité pour simuler les conséquences mécaniques d’un emballement thermique de batterie au lithium
Profil du candidat
MOYENS/METHODES/LOGICIELS
Moyens d’essais du CEA, Cast3M, EUROPLEXUS
PROFIL DU CANDIDAT
Ecole d'ingénieur en combustion (idéalement), mécanique des fluides ou mécanique des structures est obligatoire. Des compétences en simulation numérique sont nécessaires ainsi qu’en développement logiciel. Le candidat doit également avoir un attrait certain pour l’expérimentation.
Localisation du poste
Site
Saclay
Localisation du poste
France, Ile-de-France, Essonne (91)
Ville
Saclay
Critères candidat
Diplôme préparé
Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs
Possibilité de poursuite en thèse
Non
Demandeur
Disponibilité du poste
01/12/2022
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