SiMET - Simulation mechanisch-elektrisch-thermischer Vorgänge in Lithium-Ionen-Batterien
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) in Zusammenarbeit mit der Hochschule Offenburg und dem Helmholtz-Institut Ulm das Graduiertenkolleg „SiMET – Simulation mechanisch-elektrisch-thermischer Vorgänge in Lithium-Ionen-Batterien“ (GRK 2218). SiMET ist zum 1. April 2017 gestartet und wird für zunächst viereinhalb Jahre gefördert. In dem Graduiertenkolleg arbeiten Doktorandinnen und Doktoranden verschiedener wissenschaftlicher Disziplinen an Modellen, mit denen sich unter anderem simulieren lässt, wie sich Unterschiede im inneren Aufbau auf das Verhalten der Batterien im Betrieb auswirken.
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Im Graduiertenkolleg sind noch Promotionsstellen zu vergeben. Bitte laden Sie hier die Ausschreibung herunter. There are still open positions within the graduate college. Please download here the call for applications. |
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Batterien sind Schlüsselkomponenten für Zukunftstechnologien wie die Elektromobilität oder die Energieversorgung aus fluktuierenden Quellen. Theoretisches Verständnis und modellgestützte Simulation der mechanisch-elektrisch-thermischen Batterieeigenschaften sind Voraussetzung für den Erfolg dieser Technologien. Ziel des Graduiertenkollegs SiMET ist die Ausbildung von Kollegiatinnen und Kollegiaten im Rahmen interdisziplinär ausgerichteter Doktorarbeiten, in denen substantielle Fortschritte bei der Modellbildung und der Entwicklung numerischer Simulationsmethoden für Lithium-Ionen-Batterien erreicht werden. Besondere Herausforderungen ergeben sich aus der Multi-Skalarität der Batteriezellen (Partikel, Elektrodenpaar und Zelle) und aus der Multi-Disziplinarität der zu Grunde liegenden Prozesse (elektrische/elektrochemische, thermische und mechanische). Ein Schlüssel zur Erreichung wesentlicher Erkenntnisfortschritte ist die interdisziplinäre Zusammensetzung der Gruppe der beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Verfahrenstechnik, Elektrotechnik, Maschinenbau, Materialwissenschaften, Chemie, Physik und Mathematik. Die Modelle sollen ein breites Spektrum von Ansätzen abdecken und damit beispielsweise erlauben, das Betriebsverhalten zu simulieren, die Wirkung strukturell beeinflussbarer Zelleigenschaften aufzuzeigen oder zum Verständnis von Schädigungseffekten beizutragen. Ein wichtiges Element in SiMET bildet der direkte Zugang zu experimentellen Möglichkeiten zur Parameterbestimmung und Generierung von Validierungsdaten. Die gemeinsame Ausbildung der Kollegiatinnen und Kollegiaten, welche aus dem gesamten zuvor genannten Kanon an wissenschaftlichen Disziplinen kommen sollen, erfolgt im Rahmen eines strukturierten Qualifizierungs- und Betreuungskonzepts auf individueller, kollegübergreifender sowie auf international-wissenschaftlicher Ebene. Die individuelle Förderung erfolgt u.a. durch interdisziplinäre Betreuungstandems und ein breites fachliches und überfachliches Kursprogramm. Bestandteile der kollegübergreifenden Ausbildung sind mo-natliche Studientage, ein jährliches Sommer- oder Winterseminar sowie spezifische Softwarekurse. Auf international-wissenschaftlicher Ebene werden die Kollegiatinnen und Kollegiaten durch frühzeitige Konferenzteilnahmen, durch systematische Befähigung zum Verfassen hochwertiger peer-review-Publikationen, durch Einbindung international ausgewiesener Gäste sowie durch eigene Forschungsaufenthalte gefördert. |
Batteries are key components for future technologies such as electro-mobility or energy supply from fluctuating resources. A theoretical understanding and model-based simulation of the batteries‘ mechano-electrothermal behavior are a prerequisite for their technological success. The research training group SiMET aims at the qualification of doctoral researchers pursuing an interdisciplinary approach in their theses in order to substantially advance modelling and numerical simulation techniques for Lithium-ion-batteries. Special challenges for modelling and simulation arise from both the multi-scalarity of the battery cells (particle, electrode pair and full cell) as well as the multi-disciplinarity of the fundamental (electrical/electrochemical, thermal, and mechanical) processes. A key to making significant progress in knowledge is the interdisciplinary composition of the research groups involved in SiMET, ranging from the fields of process engineering, electrical engineering and mechanical engineering to materials science, chemistry, physics and mathematics. The models will cover a broad spectrum of approaches and thus enable, for example, simulating the operating performance, identifying the influence of structural cell properties, or contributing to the understanding of ageing effects. Having direct access to experimental opportunities of determining parameters and generating validation data is a key element of SiMET. The joint training of doctoral researchers that have graduated in the aforementioned science and engineering disciplines will take place within a structured concept of qualification and guidance on an individual level, a cross-group level, and on an international scientific level as well. Individual support is ensured by means of interdisciplinary “tandem” supervision teams, a diverse course program for hard- and soft-skills, and further measures. Monthly study days, an annual summer or winter seminar, as well as specific software training will be part of the cross-group research training. On an international scientific level the doctoral researchers will be both challenged and encouraged by attending conferences at early stages of their doctorates, by enabling them in writing well-structured peer-reviewed publications, by inviting internationally recognized researchers as well as by own research stays abroad.
