La transition énergétique est essentielle pour lutter contre le changement climatique, notamment pour atteindre l'objectif de limiter le réchauffement à 1,5°C fixé par les accords de Paris. Dans ce cadre, la réduction des émissions de carbone dans les transports, en particulier grâce aux véhicules électriques, est une solution clé. Cependant, la fabrication des batteries reste un défi majeur en raison de la forte dépendance aux matériaux rares. Le recyclage et la réutilisation de ces batteries deviennent donc des outils essentiels pour sécuriser l'approvisionnement et limiter les impacts environnementaux. Lorsqu'une batterie de véhicule électrique atteint 75 % de sa capacité initiale, elle est considérée comme étant en fin de vie pour cet usage. Toutefois, elle conserve encore un potentiel énergétique qui peut être utilisé dans d'autres applications, comme le stockage d'énergie stationnaire associé aux sources d'énergie renouvelable, ce qui permet de prolonger son utilisation et de répondre à la demande croissante de solutions de stockage d'énergie. De plus, avec l'augmentation du nombre de véhicules électriques, beaucoup de batteries en fin de vie seront disponibles dans les années à venir, ce qui rend d'autant plus important d'adopter une approche optimisée pour leur seconde vie. Dans ce contexte, cette thèse s'intéresse aux batteries de seconde vie sous plusieurs angles. Une première partie est consacrée à l'étude du vieillissement de ces systèmes à l'échelle du pack, notamment à travers une campagne expérimentale visant à analyser les variations de performance entre les cellules ainsi que leur interaction avec le Battery Management System (BMS). Les résultats montrent que les packs soumis à des cycles profonds de charge et de décharge connaissent une dégradation plus rapide, avec une répartition inégale de l'usure entre les cellules. Ensuite, différentes méthodes de diagnostic ont été étudiées pour évaluer rapidement l'état de santé des batteries et faciliter leur sélection pour des applications de seconde vie. Deux approches basées sur l'analyse incrémentale de capacité (ICA) ont notamment été validées. L'une des deux permet de suivre l'évolution du vieillissement à partir d'une charge ou décharge partielle, offrant ainsi un outil efficace pour le tri et l'assemblage des modules. Par ailleurs, d'autres techniques, comme l'analyse d'impédance, ont été explorées afin de mieux comprendre les mécanismes de dégradation et d'identifier les limites opérationnelles des batteries réutilisées. Enfin, un modèle de vieillissement a été développé, intégrant l'accélération du processus en fin de vie. Ce modèle a ensuite été intégré dans un outil de simulation de microréseaux afin d'évaluer l'impact des paramètres de vieillissement sur la rentabilité des batteries de seconde vie. L'analyse menée permet d'estimer leur viabilité économique en fonction de leur état initial et de leur évolution au fil du temps. Les travaux réalisés dans cette thèse apportent ainsi plusieurs contributions : la mise en place d'une campagne expérimentale de vieillissement des packs de batteries, l'analyse des disparités internes et de leur influence sur le BMS, le développement et la validation de méthodes de diagnostic adaptées aux batteries de seconde vie, la création d'un modèle prédictif du vieillissement, ainsi que l'étude de l'intégration de ces batteries dans un microréseau, avec une évaluation de leur rentabilité économique. Ces résultats offrent de nouvelles perspectives pour optimiser l'utilisation des batteries de seconde vie et favoriser leur intégration dans des microréseaux durables.
Lucas Albuquerque (Thu,) studied this question.