Instrumentation et Reconstruction 3D pour le Diagnostic Magnétique Quantique des Batteries Li-Ion H/F CEA

Le projet OPTIMAQ vise à réduire le taux de rebut de la formation des cellules Li-ion - jusqu'à 50 % aujourd'hui, objectif 5 % - grâce à un système non invasif de mesure magnétique quantique. Ce post-doctorat couvre les volets expérimental (montage du banc de mesure : magnétomètre à pompage optique hélium 4, blindage, translation de la cellule) et logiciel (reconstruction 3D de la densité de courant par RBF-FD/PINN informée par la physique) pour détecter des défauts dès la formation.

Hébergé au CEA-LETI à Grenoble (LSSC), en forte transversalité avec L2EP/LAIC (instrumentation, magnétométrie quantique) du LETI et LAPS/LMPS (électrochimie Li-ion, modélisation) du CEA-LITEN, ce poste s'inscrit dans un projet de 24 mois visant un TRL 3, avec perspective de publications et de brevets.

Contexte et enjeux

La formation - premier cyclage contrôlé d'une cellule (~20 h pour 20 min de fabrication) - conditionne la couche de passivation (SEI), la stabilité et la sécurité de la cellule. Le taux de rebut reste élevé et coûteux, un enjeu accru par les difficultés financières récentes de la filière (faillite de Northvolt). Les pratiques actuelles reposent sur des contrôles invasifs post-production, sans visibilité directe sur la distribution interne du courant. La magnétométrie quantique offre une sensibilité supérieure aux capteurs AMR/fluxgate classiques, mais deux verrous subsistent : intégrer ce capteur dans un banc robuste aux perturbations, et inverser les champs mesurés en une carte 3D de courant à un coût de calcul compatible avec la ligne de production.

Objectifs scientifiques

• Banc expérimental : intégration du magnétomètre He4, du blindage magnétique et du système de translation de la cellule pouch ; caractérisation du bruit et des perturbations.
• Reconstruction 3D : adaptation des approches RBF-FD/PINN, déjà développées au LSSC pour l'estimation rapide de source, à la géométrie réelle de la cellule et aux lois de conservation.
• Validation croisée : pré-entraînement sur données FEM puis affinage et détection de défauts sur mesures réelles, vers un suivi quasi temps réel.
  

Méthodologie

Le/la post-doctorant(e) interviendra sur l'ensemble de la chaîne :

• Instrumentation du magnétomètre He4, intégration dans le blindage et le système de translation (avec L2EP/LAIC).
• Inversion physique : RBF-FD/PINN combinant écart mesuré/prédit, conservation et régularisation.
• Entraînement/affinage : pré-entraînement FEM (LMPS), affinage sur mesures réelles de cyclage (L2EP/LAPS).

Impact et perspectives

Publications (Journal of Power Sources, etc.) et dépôt de brevets sur la reconstruction hybride appliquée au diagnostic batterie. Perspectives : généralisation à d'autres pathologies, classification, fermeture de boucle sur le profil de cyclage - contribuant à la souveraineté industrielle de la filière batterie européenne.

Contacts : Sylvain LEIRENS - ****@****.**, Romain FRANCHI - ****@****.**