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Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

Stage BAC+5 Implémentation d'un modèle phase-field H/F


Détail de l'offre

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

2022-22958  

Description de l'unité

"Basé principalement à Grenoble et Chambéry, le Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies nouvelles et les Nanomatériaux (Liten) est un acteur majeur de la recherche européenne entièrement dédié aux nouvelles technologies de l'énergie.
Unité du LITEN, le Département de l'électricité et de l'hydrogène pour les transports a pour mission :
- le développement de systèmes électrochimiques sur toute la chaine de la valeur et leur hybridation pour les applications Transport (batteries, piles à combustible, … ).
- la démonstration de la viabilité, la montée en maturité et l'aide à la mise sur le marché des nouvelles technologies pour l'Energie.
Dans ce département, le Service d'Architecture électrique, Modélisation et d'Analyses est chargé du développement de l'Hybridation des Technologies batteries et piles à combustible, du développement des architectures électrique et électronique et de l'intégration des systèmes. Il est aussi en charge du suivi de performances, de la modélisation multi-échelle et de l'analyse approfondie du fonctionnement des Technologies.
Vous avez l'opportunité d'apporter votre contribution aux missions du Laboratoire de Modélisation multi-échelle et suivi Performance : modéliser en multi-échelles des systèmes Batteries et Pemfc, des chaînes de traction ; assurer le suivi de performances des différents démonstrateurs."

Description du poste

Domaine

Chimie

Contrat

Stage

Intitulé de l'offre

Stage BAC+5 Implémentation d'un modèle phase-field H/F

Sujet de stage

Implémentation d'un modèle phase-field pour l'étude de la charge rapide des batteries Li-ions

Durée du contrat (en mois)

4

Description de l'offre

Missions :

Parmi les matériaux d’insertion les plus utilisés dans les batteries Li-ions, nombreux sont ceux qui présentent une transition de phase sur toute ou une partie de leur plage de stoechiométrie (LFP et NMC à la cathode, graphite à l’anode).

Dans les modèles de batterie classiques à l’échelle cellule (modèles type Newman), ces matériaux sont représentés avec une approximation monophasiques : la concentration en lithium au repos des particules actives est homogène et correspond à une pondération des concentrations des 2 phases. La cinétique de diffusion solide est choisie égale à celle d’une phase seule.
Avec les récentes expériences des grands instruments (e.g. ESRF [1], voir aussi [2]), il est maintenant possible de suivre en cyclage rapide et in-situ, la concentration en lithium dans le matériau actif et simultanément la concentration ionique de l’électrolyte dans la profondeur de l’électrode. On constate alors que le modèle monophasique ne parvient pas à reproduire les observations expérimentales. Il est donc fort probable que les insuffisances du modèle monophasique expliquent la difficulté des prédictions des charges rapides de batteries présentant une anode en graphite.

Dans ce sujet de stage, on se propose de revisiter les modèles classiques à l’échelle cellule en les combinant avec une théorie classique des champs (phase-field, voir [3]). Cette théorie, très utilisée en physique statistique, permet de faire apparaitre spontanément des domaines diphasiques grâce à la minimisation d’une énergie libre non-convexe (équation de Cahn-Hilliard). L’objectif du stage est de faire la preuve de concept qu’un modèle de Newman peut inclure un modèle de transition de phase. Selon le temps imparti et les capacités du candidat, un tel modèle pourra être comparé aux résultats expérimentaux acquis et en cours d’acquisition à l’ESRF.
[1] Tardif, Dufour et al., J. Mater. Chem. A, (2021), 9, 4281
[2] Finegan et al., Energy Environ. Sci., (2020), 13, 2570-2584
[3] Smith & Bazant, J. Electrochem. Soc. (2017) 164 E3291

 

Profil du candidat

Stage pour la validation d'un BAC+5

Compétences scientifiques : Master de physique ou chimie

Moyens/Méthodes/Logiciels : EDP, transitions de phase, simulation COMSOL

 

Localisation du poste

Site

Grenoble

Localisation du poste

France, Auvergne-Rhône-Alpes, Isère (38)

Ville

Grenoble

Critères candidat

Langues

Anglais (Intermédiaire)

Diplôme préparé

Bac+5 - Diplôme École d'ingénieurs

Formation recommandée

Master de physique ou chimie

Demandeur

Disponibilité du poste

01/02/2023