[en] The world is facing an energy revolution, seeking more sustainable based energy solutions while the global energy demand is increasing. New trends in energy consumption and new applications have arisen in which energy storage systems are essential. Nevertheless, available energy storage systems do not meet the requirements for these new applications. Current options do not achieve energy density goals and the fast charging rate necessary for electro-mobility, which is slowing the entrance of such vehicles into the market. In order to enhance energy storage systems, new concepts and materials are being developed with the objective of achieving better performance, efficiency and sustainability. To that end, accelerated redesigns based on physics-based models are of great importance, linking the desired material properties to process parameters. Models reduce the time and cost of development of new technologies and the redesign of existing ones, as they decrease the number of experiments that are necessary for proof of concept. In this context, the main objective of this thesis is to optimise the fabrication process of a pouch cell based on physico-chemical modelling and characterisation. To achieve this objective, a characterisation procedure based on physico-chemical measurements was developed. Then, the cross-linked influences of the battery fabrication process parameters and final cell performance were evaluated based on the previously developed procedure. Finally, a model-based optimisation methodology for inverse cell design was proposed and validated. Among the contributions of this thesis, two points can be highlighted. On the one hand, a new characterisation protocol for a pseudo-two-dimensional model of commercial and prototyping pouch cells was validated. The characterisation methodology is of great importance for optimisation and comparison analysis as the experimental data must be significant and reliable. On the other hand, an inverse cell design methodology was proposed based on design of experiments and electrochemical modelling. A general model was developed to describe different process parameter changes. The material-process-model relationships implemented in this thesis were then validated against experimental results.

[eu] Gizartea trantsizio energetiko batean murgilduta dago; erregai fosilengan dagoen dependentziatik energia iturri jasangarrirantz, mundu mailako energia kontsumoa handitzen ari den bitartean. Gainera, energia kontsumo joera eta aplikazio berriak sortzen ari dira; non energia metatzeko sistemak ezinbestekoak diren. Hala ere, merkatuan dauden energia metatzeko sistemek ez dituzte aplikazio berri hauetarako eskakizunak betetzen. Egungo aukerek ez dituzte elektromugikortasunerako beharrezkoak diren helburuak lortzen: energia dentsitate altua eta karga azkarra. Muga horiek, merkatuan ibilgailu elektrikoen sarrera moteltzea ekarri du. Energia metatzeko sistemak hobetzeko asmoz, kontzeptu eta material berriak garatzen ari dira portaera, eraginkortasun eta iraunkortasun hobea bilatuz. Horretarako, alderantzizko diseinu metodologia eraginkorren erabilera funtsezkoa da. Metodologia horietan, fisikan oinarritutako ereduak erabiltzeak prozesu parametroen influentzia baterien portaeran aurreikustea laguntzen du. Gainera, alderantzizko metodologiek diseinu berriak edo birmoldaketak garatzeko denbora eta prezioa murriztu dezakete. Izan ere, kontzeptua frogatzeko beharrezkoak diren esperimentu kopurua gutxitu dezakete. Testuinguru honetan, tesi honen helburu nagusia "pouch cell" motako fabrikazio prozesua optimizatzea da, eredu eta ezaugarritze fisiko-kimikoetan oinarrituta. Helburu hori lortzeko lehenik eta behin, neurketa fisiko-kimikoetan oinarritutako ezaugarritze prozedura garatu zen. Ondoren, prozesu-parametroen eta zeldaren portaeraren arteko influentziak ebaluatu ziren aurretik garatutako prozedurarekin. Azkenik, zelden diseinurako alderantzizko metodologia proposatu eta balioztatu zen. Tesi honen ekarpenen artean, bi puntu nabarmendu daitezke. Alde batetik, "P2D" motako eredu elektrokimikorako beharrezkoak diren parametroak metodologia berri batekin lortu dira. Ezaugarritze fisiko-kimikoan oinarrituko metodologia balioztatua izan da. Ezaugarritze metodologiak garrantzi handia du optimizazio eta alderatze analisientzako. Izan ere, datu esperimentalak esanguratsuak eta fidagarriak izan behar dira optimizatzeko joerak ikusi ahal izateko. Bestalde, zelden diseinurako alderantzizko metodologia proposatu da esperimentu diseinu metodologian eta eredu elektrokimikoetan oinarrituta. Eredu orokor bat proposatu da prozesuaren parametro aldaketa desberdinak deskribatzeko. Materialprozesu-eredu erlazioak emaitza esperimentalen bidez balioztatu dira.