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Article

1 - CONTEXTE ET DÉFINITIONS

2 - VIEILLISSEMENT DES ACCUMULATEURS LI-ION

3 - MODÉLISATION DU VIEILLISSEMENT DES BATTERIES

4 - DÉTERMINATION DES PARAMÈTRES DU MODÈLE ET PROTOCOLES EXPÉRIMENTAUX

5 - VALIDATION DES MODÈLES ET APPLICATIONS

  • 5.1 - Validation des modèles
  • 5.2 - Applications des modèles
  • 5.3 - Précision – Fiabilité des résultats

6 - CONCLUSION ET PERSPECTIVES

| Réf : RE231 v1

Conclusion et perspectives
Vieillissement des accumulateurs lithium-ion dans l'automobile

Auteur(s) : Charles DELACOURT, Claude ADES, Quentin BADEY

Date de publication : 10 juil. 2014

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RÉSUMÉ

Cet article traite du vieillissement, c'est-à-dire de la dégradation des performances, des batteries lithium-ion utilisées dans les applications automobiles. Le vieillissement des accumulateurs lithium-ion est abordé ici à travers ses principaux mécanismes physico-chimiques ainsi que les modes spécifiques de sollicitation dus à l’automobile. La présentation des principaux modèles de comportement et de vieillissement de batteries utilisés est centrée sur le développement des véhicules électriques et hybrides. Les multiples procédures et normes utiles à la mise en place de cette modélisation sont également détaillées.

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ABSTRACT

This article presents the aging of Li-ion batteries dedicated to automotive applications (i.e., performance decay over time/usage). Degradation phenomena are detailed based on their physical description, and automotive-specific battery usage are listed. The main types of performance and aging battery models that are developed in the context of electric and hybrid vehicles are presented. The multiple procedures and norms relevant to their implementation are documented as well.

Auteur(s)

  • Charles DELACOURT : Chargé de recherche, Laboratoire de réactivité et de chimie des solides (UMR 7314), Université de Picardie Jules Verne, Amiens, France

  • Claude ADES : Directeur, MTA plateforme d'essais SAS, France

  • Quentin BADEY : Ingénieur expert batteries, MTA plateforme d'essais SAS, France

INTRODUCTION

Points clés

Domaine : Véhicules électriques et hybrides

Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité

Technologies impliquées : Batteries lithium-ion, Systèmes de gestion batterie

Domaines d'application : Automobile

Principaux acteurs français :

Pôles de compétitivité : Mov'eo, Tenerrdis

Centres de compétence : IFP-En, IMS, IFSTTAR, LRCS, CEA, EIGSI, UTC

Industriels : Renault, PSA Peugeot Citroën, Bolloré, SAFT

Autres acteurs dans le monde : Nissan, BYD, Samsung SDI, LG Chem, Panasonic, ANL

Contact : [email protected], [email protected]

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KEYWORDS

automotive   |   batterie   |   lithium-ion   |   ageing

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re231


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6. Conclusion et perspectives

Les deux principaux types de modèle de vieillissement de batterie utilisés par le milieu automobile ont été décrits ici. Les modèles électrochimiques et à circuits équivalents sont en effet aujourd'hui les seuls à avoir fait la démonstration de la capacité à modéliser un grand nombre de sollicitations très diverses et complexes. Les deux types de modèle possèdent des avantages et des inconvénients mais nécessitent tous les deux un grand nombre d'essais et de mesures pour leur mise en place. Nous avons également vu que des différences non négligeables sont à prendre en compte entre un modèle de vieillissement pour accumulateur seul et pour un pack batterie tout entier.

Un modèle de vieillissement de batterie, ou de cellule, lithium-ion est néanmoins généralement développé pour un seul couple utilisation – technologie. Par exemple, un outil modélisant une technologie d'accumulateurs prismatiques, de chimie NMC/graphite et pour une seule utilisation véhicule électrique. Il est cependant parfois nécessaire, ou utile, d'ouvrir ce domaine de modélisation. En effet, un constructeur automobile ne voudra sans doute pas s'engager dans un seul domaine d'électrification de véhicule et, pour des raisons d'opportunités commerciales et de diversité de clients, désirera proposer plusieurs types de véhicules utilisant des batteries lithium-ion (hybrides, électriques, plug-in, pile à combustible...). En fonction de chaque architecture de véhicule, la sollicitation de la batterie automobile diffère, avec des paramètres d'utilisation différents : courants maximaux plus importants dans le cas d'un hybride, plage de SOC plus large dans le cas d'un VE, etc. Ainsi, pour réutiliser un modèle de vieillissement mis en place pour une autre application, il faut étendre le domaine des paramètres prévus. Cet élargissement, en fonction de sa nature et du type de modèle choisi, sera alors plus ou moins rapide et facile.

Par ailleurs, un constructeur a parfois besoin d'ouvrir son modèle de vieillissement établi à une autre technologie d'éléments lithium-ion. En effet, au fur et à mesure de l'avancée technologique des batteries, de la modification des formats ou encore de la diversification des fournisseurs, les éléments d'un pack peuvent changer (exemple de la Fluence ZE, équipée d'éléments AESC en France et LG Chem en Corée). Les changements entre deux éléments peuvent être plus ou moins importants : changement de taille pour une même...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - NAGAURA (T.), TOWAZA (K.) -   *  -  Prog. Batteries Solar Cells, 9, p. 209 (1990).

  • (2) - AMATUCCI (G.), TARASCON (J.-M.) -   *  -  J. Electrochem. Soc., 149(12), p. K31-K46 (2002).

  • (3) - NUMATA (T.), AMEMIYA (C.), KUMEUCHI (T.), SHIRAKATA (M.), YONEZAWA (M.) -   *  -  J. Power Sources, 97-98, p. 358 (2001).

  • (4) - SRINIVASAN (V.) -   *  -  AIP Conference Proceedings, 1044, p. 283-296 (2008).

  • (5) - GORDON-BLOOMFIELD (N.) -   *  -  Nissan Buys Back Leaf Electric Cars Under Arizona Lemon Law http://www.greencarreports.com/

  • (6) - MATSUSHIMA (T.) -   *  -  J. Power Sources, 189, p. 847-854 (2009).

  • (7)...

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