Méthodologies de Paramétrisation de Modèle Physique pour Batteries Lithium-ion

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un organisme public de recherche, d’innovation et de formation dont la mission est de développer des technologies performantes, économiques, propres et durables dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. 

IFPEN met à disposition de ses chercheurs un environnement de recherche stimulant, avec des équipements de laboratoire et des moyens de calcul très performants.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

• l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
• la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Méthodologies de Paramétrisation de Modèle Physique pour Batteries Lithium-ion

Le développement des systèmes de stockage électrochimique repose de plus en plus sur la modélisation multi-physique afin d’optimiser les performances, le dimensionnement et la durabilité des batteries. Dans ce cadre, les modèles électrochimiques (type P2D ou réduits) constituent des outils puissants pour prédire le comportement des cellules Li-ion dans différentes conditions d’utilisation. Toutefois, l’utilisation de ces modèles nécessite une étape cruciale de paramétrisation (ou calibration) sur des jeux de données expérimentales, afin de garantir leur pertinence et leur robustesse.

Depuis une vingtaine d’années, IFPEN développe et exploite différents modèles décrivant le comportement des batteries (performance, vieillissement, abusif), allant des représentations les plus simples sous forme de circuits électriques équivalentes jusqu’aux approches physiques avancées. Cette expertise constitue un cadre privilégié pour l’évaluation méthodologique proposée dans ce stage.

L’objectif principal du stage est de développer, comparer et évaluer différentes méthodologies de paramétrisation de modèles physiques de batterie (P2D et/ou modèles simplifiés) pour une cellule Li-ion de type LFP/graphite. Les chimies de positive à base de phosphate de fer lithié (LFP) constituent une technologie de référence en termes de stabilité thermique ce qui leur a permis de s’imposer aussi bien dans les applications de mobilité que dans le stationnaire, en faisant une technologie d’intérêt et un cas d’étude pertinent.

Dans ce contexte, une base de données dédiée est mise à disposition du stagiaire. Elle a été générée à partir de tests électrothermiques réalisés sur des cellules Li-ion LFP/graphite, fournissant un support solide pour l’évaluation et la comparaison des méthodologies de paramétrisation.

Le travail s’articulera autour des axes suivants :

• Analyse de la littérature et état de l’art des approches de paramétrisation de modèles électrochimiques (méthodes directes, optimisation inverse, techniques hybrides) ;
• Prise en main des modèle physiques/réduits développés à IFPEN ;
• Mise en place de méthodologie de paramétrisation sur la base des données expérimentales électrothermiques disponibles à IFPEN ;
• La validation de cette méthodologie en termes de : sa précision, robustesse, complexité et temps de calcul ;
• Développement d’outils de traitement et d’optimisation (Python).

Le/la stagiaire travaillera principalement au sein du département Electrochimie et Matériaux de IFPEN. Ce stage offrira une immersion complète dans un environnement de recherche appliquée, combinant expertise technique et scientifique ainsi qu’une collaboration interdisciplinaire.

Profil recherché :

Master 2 (Bac+5) ou dernière année d’école d’ingénieur motivé pour mener des travaux de recherche et développement.

• Connaissances en électrochimie / électrique. Notions du fonctionnement des batteries Li-ion et leur modélisation.
• Maitrise des outils de programmation : Python/C.
• Aptitude à travailler en équipe et en communication de résultats.

Mots-clefs : Batteries Li-ion, électrochimie, modélisation, programmation.

Durée et période du stage : 6 mois à partir février 2026
Lieu du stage : Solaize (région lyonnaise)
Rémunération intéressante autour de 1100€ brut/mois

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Methodologies for the Parameterization of Physic Based Models for Lithium-ion Batteries

The development of electrochemical energy storage systems increasingly relies on multi-physics modeling to optimize performance, design, and durability. In this context, electrochemical models (such as P2D or reduced models) are powerful tools for predicting the behavior of Li-ion cells under various operating conditions. However, using these models requires a crucial parameterization (or calibration) step based on experimental data sets to ensure their accuracy and robustness. For about two decades, IFPEN has been developing and using various models describing battery behavior (performance, aging, abuse), ranging from simple equivalent circuit representations to advanced physical approaches. This expertise provides an ideal framework for the methodological evaluation proposed in this internship.

The main objective of the internship is to develop, compare, and evaluate different methodologies for parameterizing physical battery models (P2D and/or simplified models) for an LFP/graphite Li-ion cell. Lithium iron phosphate (LFP)-based positive electrode chemistries are reference technologies in terms of thermal stability, which has allowed them to become dominant in both mobility and stationary applications — making them a relevant technology and case study. In this context, a dedicated database will be provided to the intern. It has been generated from electrothermal tests performed on LFP/graphite Li-ion cells, providing a solid foundation for evaluating and comparing parameterization methodologies.

The work will focus on the following areas:

• Literature review and state-of-the-art analysis of electrochemical model parameterization approaches (direct methods, inverse optimization, hybrid techniques).
• Familiarization with physical/reduced models developed at IFPEN.
• Implementation of parameterization methodologies based on available electrothermal experimental data at IFPEN.
• Validation of the methodology in terms of accuracy, robustness, complexity, and computational cost. Development of data processing and optimization tools (Python).

The intern will mainly work within the Electrochemistry and Materials Department at IFPEN. This internship offers a full immersion in an applied research environment, combining technical and scientific expertise with interdisciplinary collaboration.

Candidate profile:

Master’s degree (M2 or equivalent, final year of engineering school) motivated to conduct research and development work.

• Knowledge in electrochemistry/electrical engineering. Understanding of Li-ion battery operation and modeling.
• Proficiency in programming tools: Python/C.
• Teamwork ability and communication skills.

Keywords: Li-ion batteries, electrochemistry, modeling, programming

Duration and period: 6 months starting February 2026
Location: Solaize (near to Lyon)
Compensation: around 1100€ per month