Évolution de bibliothèques spectrales FTIR pour la caractérisation des émissions gazeuses issues de l'emballement thermique de batteries

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : CLIMAT, ENVIRONNEMENT ET ÉCONOMIE CIRCULAIRE, ÉNERGIES RENOUVELABLES, MOBILITÉ DURABLE et HYDROCARBURES RESPONSABLES.

L’engagement d’IFPEN en faveur d’un mix énergétique durable se traduit par des actions visant :

• à gagner en efficacité énergétique ;
• à réduire les émissions de CO2 et de polluants ;
• à améliorer l’empreinte environnementale de l’industrie et des transports ;

tout en répondant à la demande mondiale en mobilité, en énergie et en produits pour la chimie.

Dans cet objectif, IFPEN développe des solutions permettant, d’une part, d’utiliser des sources d’énergie alternatives et, d’autre part, d’améliorer les technologies existantes liées à l’exploitation des énergies fossiles.

Évolution de bibliothèques spectrales FTIR pour la caractérisation des émissions gazeuses issues de l’emballement thermique de batteries

L’électrification croissante des transports s’accompagne d’un intérêt accru pour la compréhension des émissions générées lors des phénomènes d’emballement thermique de batteries. Ces événements peuvent conduire à l’émission d’un mélange complexe de composés gazeux potentiellement toxiques, corrosifs ou inflammables (composés fluorés, carbonylés, solvants organiques, produits de décomposition des électrolytes, …).

La spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) constitue aujourd’hui une technique pertinente pour la mesure en temps réel de nombreux composés gazeux. Cependant, les bibliothèques spectrales disponibles dans les analyseurs FTIR commerciaux restent souvent limitées vis-à-vis de certains composés spécifiques aux phénomènes d’emballement thermique de batteries et l’amélioration de ces bibliothèques représente donc un enjeu important pour fiabiliser l’identification et la quantification des gaz émis, et améliorer la connaissance des émissions générées.

Objectifs du stage

Contribuer à l’évolution de bibliothèques spectrales d’un analyseur FTIR afin d’améliorer la mesure de certaines émissions gazeuses associées aux phénomènes d’emballement thermique de batteries.

1. État de l’art bibliographique

Le candidat réalisera une synthèse des connaissances relatives :

• Aux émissions gazeuses les plus fréquemment rapportées lors de phénomènes d’emballement,
• Aux besoins de mesure associés et aux performances et limitations de la technique FTIR.

Ce travail permettra d’établir une liste priorisée de composés candidats en fonction de leur occurrence, de leur gamme usuelle de concentration et de leur mesurabilité par FTIR, et ce pour différentes technologies de batteries.

2. Enrichissement de la bibliothèque FTIR

Grâce à l’étude préalable, le candidat retiendra 2 à 3 composés jugés prioritaires en raison de leurs propriétés spectrales, de leur comportement en absorption lors de mesures FTIR, ainsi que des possibilités d’approvisionnement en gaz de référence, afin :

• D’en acquérir et exploiter les spectres d’absorption, en vue de l’obtention de nouvelles références,
• De définir et évaluer les méthodes d’identification et de quantification à implémenter, d’en évaluer les limites de détection/quantification, ainsi que les interférences spectrales avec les autres composés,
• D’intégrer et documenter les nouvelles entrées dans la bibliothèque FTIR,
• De tester la nouvelle bibliothèque sur des jeux de données expérimentales existants ou lors d’essais dédiés.

Profil recherché :

Étudiant(e) en Master 2, spécialité mesures physiques, instrumentation, physico-chimie/chimie analytique, optique ou domaine équivalent.

Qualités recherchées :

• Intérêt pour les techniques de mesure de gaz et l’analyse spectroscopique,
• Connaissances de base en spectroscopie infrarouge, traitement de données/signaux, batteries et processus électro-chimiques appréciées
• Rigueur expérimentale, esprit d’analyse et autonomie,
• Aisance dans la lecture d’articles scientifiques en anglais.

Mots-clefs : FTIR, Spectroscopie infrarouge, emballement thermique de batteries, émissions gazeuses, analyse de gaz, quantification, interférence.

Lieu du stage : IFPEN Lyon (Solaize)
Date de début : 1er trimestre 2027