Contribution de mesures calorimétriques à la caractérisation thermique des batteries lithium-ion ; Contribution of calorimetric measurements to the thermal characterization of lithium-ion batteries

Cette thèse vise à développer une méthode expérimentale rigoureuse permettant la mesure directe du flux thermique dans les batteries lithium-ion, en vue d’améliorer leur caractérisation thermique et de contribuer au renforcement des systèmes de gestion thermique (BTMS). Contrairement aux approches classiques, souvent basées sur des modèles indirects, la méthode proposée repose sur l’utilisation de fluxmètres thermiques directement fixés à la surface de la cellule, permettant une mesure locale et en temps réel. Deux configurations calorimétriques ont été mises en œuvre : la calorimétrie isopéribolique, qui permet une analyse de la répartition de la chaleur générée en fonctionnement normal et la calorimétrie adiabatique, utilisée pour le diagnostic du vieillissement. L’étalonnage rigoureux des fluxmètres a permis de comparer les performances de trois tailles de capteurs, d’analyser leur sensibilité, leur linéarité, et l’impact des conditions expérimentales (température, fixation, ventilation) sur la mesure. Les applications expérimentales ont été menées sur une cellule lithium-ion cylindrique. Les flux thermiques ont été mesurés en différents points de la cellule : surfaces latérales, disques aux bornes, et connectiques. Ces mesures ont permis de quantifier précisément la répartition spatiale de la chaleur, avec une part significative dissipée au niveau des surfaces disques. Trois méthodes de détermination de la génération de chaleur ont été comparées : un modèle thermique simplifié, une approche théorique (intégrant effet Joule et entropie), et la mesure expérimentale directe. Cette comparaison a mis en évidence la précision et la pertinence des mesures par fluxmètres pour affiner les modèles existants. Enfin, un protocole de diagnostic thermique du vieillissement a été développé à partir des mesures calorimétriques adiabatiques. Il permet d’observer l’évolution de la génération de chaleur en fonction du SoH, sans recourir à des tests destructifs. L’ensemble des travaux s’inscrit dans le cadre du projet IRP ...