Validation expérimentale d'un modèle de vieillissement de batterie lithium-ion

Résumé

Le stockage de l’énergie électrique est un enjeu important pour la mise en oeuvre d’un projet énergétique propre. Par sa grande densité de stockage électrique, la technologie des batteries au lithium est habituellement favorisée. La faisabilité d’un projet utilisant des accumulateurs au lithium prend en considération le dimensionnement nécessaire, les conditions d’opération et l’usure des composantes. Pour ce faire, les concepteurs doivent être munis d’outils de modélisation simulant les paramètres dynamiques des batteries. Un système d’analyse prenant en compte l’usure et les conditions de fonctionnement doit être pris en compte pour le stockage électrique viable à long terme. Les modèles de simulations électrochimiques et physiques sont complexes à résoudre et nécessitent de nombreux paramètres internes des cellules chimiques. Pour contrer ces difficultés, un modèle électrique de vieillissement des batteries au lithium a été développé. Cet outil simple permet de modéliser le vieillissement en plus de l’évolution des paramètres des piles. Ce document porte sur la validation expérimentale du modèle de vieillissement de batterie au lithium-ion. Un protocole de vieillissement est établi pour obtenir les paramètres nécessaires à la validation du simulateur. L’usure accélérée des batteries se fait à deux températures et à plusieurs taux de recharges et de décharges sur cinq piles LiFePO4 et sur cinq piles LiNiMnCoO2. L’identification des paramètres a nécessité de 40 jours à 6 mois d’essais en laboratoire pour la pile LFP et en 1 mois pour la pile NMC. Ces résultats expérimentaux sont ensuite comparés aux sorties du modèle de vieillissement pour en vérifier sa capacité de prédiction jusqu’à la fin de vie des piles (10 à 20 % de perte de capacité). La validation a démontré que le modèle fournit des résultats dans une marge d’erreur relative de moins de 2 % lorsqu’il est comparé aux essais expérimentaux. De plus, le modèle de vieillissement proposé est comparé au modèle Ah-throughput. Les résultats obtenus montrent une meilleure précision du modèle proposé face à la méthode Ah-throughput au niveau du DOD et du taux de recharge.

Date	11 déc. 2018
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Louis-A. Dessaint (Directeur(-trice))