Basis- und Promotionsthemen in SiMET

Promotionsthema

Doktorand/in

Methoden

Themenpaten

PT 3.1: Pseudo-3D-Modellierung von chemischen, mechanischen und thermischen Wechselwirkungen in Graphit-Silizium-Blendelektroden

Simon Schwab

Skalenübergreifende Kontinuum-Modellierung (P3D); Mechanisch-Elektrisch-Thermische Kopplung

Bessler, Latz

PT 3.2: Quantitative Vorhersage der Lebensdauer mit physikalisch informierten, alterungssensitiven Ersatzschaltkreismodellen

Patricia Mmeka

Äquivalenzschaltkreis-Modellierung; Theorie der Degradationsmoden; physikalisch-chemische Alterungskinetiken; experimentelle Verifizierung

Bessler, Krewer

PT 3.3: Modell-unterstützte Analyse des Einflusses der Alterung auf die thermische Stabilität von Zellen

vergeben

DEMS-Experimentalzelle mit Gasmessung; ggf. auch „normal“ gealterte SiMET-Zelle, die anschließend im DEMS-Setup thermisch gestresst wird; ggf. auch einzelne SEM-Bilder nach Test

Krewer, Bessler

PT 3.4: Zusammenhang von Zelldegradation und thermischen Eigenschaften der Elektroden von Lithium-Ionen-Batterien

Leonie Pfeifer

3D-FEM und analytische Modelle, Experimentalzellen

Wetzel, Kamlah

PT 3.5: Einfluss der Zusammensetzung von Blendkathoden auf die Zellperformance und das mechanische Degradationsverhalten der Elektrode

Nikolai Erhardt

aufgelöste elektrochemische Simulation, reduzierte Modelle, datengetriebene Modelle, Grey-Box Modelling

Nirschl, Wetzel

PT 3.6: Alterung von Batterien und deren Bestandteilen

Andreas Markert

NMR/MRI, µCT, EIS in Kopplung und Korrelation

Guthausen, Wetzel

PT 3.7: Mikromechanische Modellierung der Wechselwirkung von effektiven Transporteigenschaften und Mechanik in granularen Blendelektroden

Paula Lorson

Diskrete-Elemente-Methode für Volumendehnung, Widerstandsnetzwerk-Methode für effektive Transporteigenschaften

Kamlah, Nirschl

PT 3.8: Große Verformungen und Rissbildung auf Partikelebene

Tim Laufer

Mathematische Modelle der Mechanik, raum- und zeitadaptive Finite-Elemente-Methode, lösen großer linearer und nichtlinearer Gleichungssysteme

Dörfler, Kamlah

PT 3.9: Experimentelle Untersuchung der Bildung von SEI und Ihre Auswirkung auf die Abscheidung von Lithiummetall

N.N.

Substratkrümmung, Mikrowaage, Licht und Elektronenmikroskopie

Mönig, Kamlah

PT 3.10: Multiphysikalische Modellierung und Simulation großformatiger Zellen

Marc Schiffler

Multiskalen u. -physik Modellierung inkl. mechanischer Kopplung, elektrodenpaarübergreifende Homogenisierung

Weber, Wetzel

PT 3.11: Einfluss von Elektrochemischen Doppelschichten in hochkonzentrierten Elektrolyten (z.B. Water in salt electrolytes) auf Reaktionskinetik

N.N.

Transporttheorie, Rationale Thermodynamik für strukturierte elektrochemische Doppelschichten, SEI- Wachstumsmodelle

Latz, Mönig

PT 3.12: Parametrierung von Alterungsmodellen mittels inverser Modellierung unter Ausnutzung Bayescher Optimierungstechniken

N.N.

BOLFI (Bayesche Optimization of likelihood free inference)

Latz, Dörfler

Promotionsthema

Doktorand/in

Methoden

Themenpaten

PT 2.1: Einfluss von Leitfähigkeitsadditiven und deren Verteilung auf die Leistungseigenschaften von Lithium-Ionen Batterien

Anshuman Chauhan

3D FVM-Modellierung, Partikelebene, komplexe Geometrien, Parallelisierung

Nirschl, Wetzel

PT 2.2: Partikelbasierte Methoden für die Berechnung von effektiven Transporteigenschaften und Mechanik in granularen Mehrphasen-Elektroden

Alexandra Wahn

Diskrete-Elemente-Methode, Widerstands-Netzwerk-Methode, ~10^4 Partikel, elektronsch ionisch und thermisch

Kamlah, Nirschl

PT 2.3: Numerische Methoden für mechanische und elektro­chemi­sche Prozesse in Elektroden­materialien ausgehend von der Partikelebene

Raphael Schoof

Partikel-Ebene, Oberflächen­effekte, adaptive Finite-Elemente-Methode, Parallelisierung

Dörfler, Nirschl

PT 2.4*: Theorie für Transport und Mechanik geladener, polykristalliner Zwischenphasen

Lukas Köbbing

SEI, polykristalline Strukturen, kristalline Strukturen, Transport an Korngrenzen, viskoelastische Deformationen

Latz, Bessler

PT 2.5: Transportpfade - Einfluss von Elektrodenstruktur und mechanischer Last während des Batteriebetriebs

Thimo Brendel

Mechanisch-elektrische Messungen, Operando Substrat­krümmung, Elektronenmikroskopie

Mönig, Kamlah, Guthausen

PT 2.6: Untersuchungen mittels NMR and µCT an Batteriekom­po­nen­ten, insbesondere der Anode

Andreas Markert

NMR, µCT Experimente, in-situ analytische Methoden, Datenmodellierung

Guthausen, Wetzel

PT 2.7: Thermisch induzierte Alterung in Li-Ionen-Batterieanoden: Modellierung und Validierung

Michail Gerasimov

Thermisch-elektrochemische Elektrodenmodelle zu Alterung und Oberflächenänderungen, dynamische Parametrierung

Krewer, Bessler

PT2.8**: Chemische, mechanische und fluiddynamische Wechselwirkungen der Elektroden

David Schmider

Pseudo-2D Kontinuumsmodell; diffusive und konvektive Transportvorgänge; Alterungsreaktionen

Bessler, Latz

PT 2.9*: Theorie für gemischt ionisch-elektrisch leitende Binder-Rußgemische und ihr Einfluß auf makroskopische Impedanzen

Mrudula Prasad

Binder-carbon black Mischungen, gemischte ionisch-elektronische Leitung in heterogenen porösen Medien

Latz, Dörfler

PT 2.10: Multiphysikalische Modellierung und Simulation großformatiger Li-Ionen Zellen

Marc Schiffler

Multiskalen u. -physik Modell, inkl. mechanischer Kopplung, elektrodenpaarübergreifende Homogenisierung

Weber, Krewer, Wetzel

PT 2.11: Simulation thermisch induzierter Alterungseffekte in großforma­tigen Li-Ionen Zellen

Lisa Cloos

3D Zellmodell thermisch-elektrisch, dynamische Simulation, Alterungsmodelle, Parametrierung, Modellvalidierung

Wetzel, Dörfler

PT 2.12**: Operando Diagnostik des SOH von Lithium-Ionen-Batterien mittels physikalisch-chemischer Modelle

Jonas Braun

Modellbasierte Zustandsschätzung; Pseudo-3D Kontinuumsmodell, Lebensdauervorhersage

Bessler, Weber, Krewer

Basisthema

Postdoktorand/in

Methoden

Themenpaten

BT 2.1: Datenbasierte Simulationsmethoden

Mehdi Elasmi

Deep learning basierte PDE Löser, Physics-Informed Neural Networks (PINNs)

Dörfler

BT 2.2: Modell- und Datenintegration

Fabian Castelli

Finite-Elemente-Methoden für chemisch-mechanisch gekoppelte Modelle, nachhaltige Softwareentwicklung mit Git und GitLab

Wetzel

Promotionsthema

Doktorand/in

Methoden

Themenpaten

PT 1.1: Stoffliche Transportvorgänge in realen Aktivmaterialpartikelgeometrien

Susanne Cernak

OpenFOAM, Fibonacci-Lattice-Methode

PT 1.2: Einfluss der Partikelform auf mechanisches Verhalten und Transporteigenschaften in Lithium-Ionen-Batterien

Diskrete Elemente Methode, Superellipsoide

Kamlah/Mönig, Nirschl

PT 1.3: Numerische Methoden für Interkalation und interpartikulären Transport

deal.ll, Phasenfeldmethode, Stephan-Problem

Dörfler, Nirschl, Bessler

PT 1.4*: Korrelationen von Partikelform, SEI-Struktur und thermischem Verhalten

Konsistente Thermodynamik, SEI-Wachs­tumsmodell

Latz, Nirschl, Wetzel

PT 1.5: Mechanik, Morphologie und elektronische Transportpfade

in-situ Substratkrümmungsmethode, Druckexp.

Kamlah/Mönig, Guthausen

PT 1.6: Charakterisierung von Lithium-Ionen-Batterien mittels NMR-Methoden

NMR-, MRI-kompa­tible Exp.-zelle, Dif­fusions­koeffizienten

Guthausen, Ivers-Tiffée/Weber

PT 1.7: Bestimmung thermischer Transporteigenschaften poröser Elektroden von Lithium-Ionen-Zellen

Eff. Wärmeleitfähigkeit, analytisch+numerisch, Laser-Flash-Analyse

Wetzel, Kamlah/Mönig

PT 1.8**: Mechanistische Modellierung elektrochemischer Alterungsreaktionen der Anode

P3D-Mod., Elementarkinetik, Sekundärphasen

Bessler, Latz, Ivers-Tiffée/Weber

PT 1.9*: Einfluss der Mikrostruktur auf das makroskopische Verhalten kompletter Zellen

Störungstheorie, Homogenisierungstechniken für Diffusion

Latz, Wetzel, Dörfler

PT 1.10: Elektrochemisch-Thermische Simulation großer Zellen Teil 1

MSMD, COM­SOL, PHEV1-Zelle, exp. Validierung

Ivers-Tiffée/Weber, Wetzel, Bessler

PT 1.11: Elektrochemisch-Thermische Simulation großer Zellen Teil 2

partielle Homogenisierung, OpenFOAM, BEV4-Zelle, exp. Validierung

PT 1.12**: Modellbasierte Charakterisierung von Lithium-Ionen-Batterien mit Blendelektroden

P3D-Modell, LCO/­NCA-Blend, DENIS und CANTERA

Bessler, Ivers-Tiffée/Weber, Dörfler

Basisthema

Postdoktorand/in

Methoden

Themenpaten

BT 1.2: Skalenübergreifende 3D-Analyse poröser Medien

Jochen Joos