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Themenliste für die zweite Generation SiMET-Promovierender

 

SIMET-Promotionsthemen (PT) 2. Generation

Promotionsthema

Methoden

Themenpaten

PT2.1: Einfluss von Leitfähigkeitsadditiven und deren Verteilung auf die Leistungseigenschaften von Lithium-Ionen Batterien

Partikelebene, komplexe Geometrien, Parallelisierung

Nirschl, Wetzel

PT2.2: Partikelbasierte Methoden für die Berechnung von effektiven Transporteigenschaften und Mechanik in granularen Mehrphasen-Elektroden

Diskrete-Elemente-Methode, Widerstands-Netzwerk-Methode, ~10^4 Partikel, elektronscher, ionischer und thermischer Transport, mechanische Verdichtung, Partikelschwellung

Kamlah, Nirschl

PT2.3: Numerische Methoden für mechanische und elektro­chemi­sche Prozesse in Elektroden­materialien ausgehend von der Partikelebene

Partikel-Ebene (wenige Partikel), Phasenübergang, Partikelschwellung,
Partikelkontakt, SEI, Oberflächen­effekte, adaptive Finite-Elemente-Method, Parallelisierung

Dörfler, Nirschl

 

PT2.4*: Theorie für Transport und Mechanik geladener, polykristalliner Zwischenphasen

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

Latz, Bessler

PT2.5: Elektrische/Thermische Transportpfade von Kompositelektroden – Effekte von Elektrodenmorphologie und mechanischer Last während des Batteriebetriebs

Mechanisch-elektrische Messungen, Operando Substrat­krümmungsexperimente, Rasterelektronenmikroskopie und Rasterionenmikroskopie

Mönig, Kamlah, Guthausen

PT2.6: Untersuchungen mittels NMR and µCT an Batteriekom­po­nen­ten, insbesondere der Anode

NMR, µCT als in-situ analytische Methoden, Datenmodellierung, Prozesse an der Anode

Guthausen, Wetzel

PT2.7: Thermisch induzierte Alterung in Li-Ionen-Batterieanoden: Modellierung und Validierung

Thermisch-(elektro-)chemisches Elektrodenmodell, Alterung, Perfor­mance- und Oberflächenänderungen, SEI, dynamische Diagnose

Krewer, Bessler

PT2.8**: Chemische, mechanische und Transport-Wechselwirkungen zwischen den Elektroden einer Lithium-Ionen-Batterie: Einfluss auf Zellleistung und -Alterung

Pseudo-3D Kontinuumsmodell; diffusive und konvektive Transportvorgänge; Alterungsreaktionen

Bessler, Latz

PT2.9*: Theorie für gemischt ionisch-elektrisch leitende Binder-Rußgemische und ihr Einfluß auf makroskopische Impedanzen

Binder-carbon black Mischungen, gemischte ionisch-elektronische Leitung in porösen Medien, binderinduszierte lokale Überpotentiale

Latz, Dörfler

PT2.10: Multiphysikalische Modellierung und Simulation großformatiger Li-Ionen Zellen

Homogen. multiphysika­lische Multiskalenmodelle, elektroche­misch-thermisch-mechanisch, selektive Dimensions­reduktion,  adaptive Homo­genisierung, exp. Parametrierung und Validierung 

Weber, Krewer, Wetzel

PT2.11: Simulation thermisch induzierter Alterungseffekte in großforma­tigen Li-Ionen Zellen

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

Wetzel, Dörfler

PT2.12**: Operando Diagnostik des Gesundheitszustands von Lithium-Ionen-Batterien mittels physikalisch-chemischer Zellalterungsmodelle

Zustandsschätzung mit Beobachtern; Pseudo-3D Kontinuumsmodell, Lebensdauervorhersage

Bessler, Weber, Krewer

 

* Promotionsstandort Helmholtz-Institut Ulm

** Promotionsstandort Hochschule Offenburg

List of topics for the 2nd Generation SiMET PhDs

 

SIMET-doctoral topics (PT) 2nd Generation

Topic

Methods

Supervisor

PT2.1: Influence of conductivity additives and their distribution on the performance properties of

particel level, complex geometries, parallelization

Nirschl, Wetzel

PT2.2: Particle based methods for the computation of effective transport properties and mechanics in granular multiphase electrodes

discrete element method, resistor network method, ~10^4 particles, electronic, ionic and thermal transport, mechanical densification, particle swelling

Kamlah, Mönig

PT2.3: Numerical methods for mechanical and electrochemical processes in electrode materials on the particle level

particle level, few particles, phase transition, particle swelling,
particle contact, SEI, surface effects, adaptive finite element method, parallelisation

Dörfler, Nirschl

PT2.4*: Theory for transport and mechanics of charged, polycrystalline interphases

SEI, polycrystalline structures, grain boundary transport, viscoelastic deformations  

Latz, Nirschl

PT2.5: Electrical/thermal transport pathways of composite electrodes - effects of electrode morphology and mechanical load during battery operation

mechanical-electrical measurements, operando substrate curvature experiments, Scanning Electron and Focused Ion Beam Microscopy

Mönig, Guthausen

PT2.6: Investigation of battery components, especially the anode, via NMR and µCT

NMR, µCT as in-situ analytics, data modelling, processes at the anode

Guthausen, Weber

PT2.7: Thermally induced aging at Li-ion battery anodes: modeling and validation 

Thermal (electro-)chemical electrode model, aging, performance and surface changes, SEI, dynamic diagnosis

Weber/N.N.

PT2.8**: Chemical, mechanical and transport coupling between the electrodes of a lithium-ion battery: Influence on cell performance and aging

pseudo-3D continuum model, diffusive and convective transport processes, aging reactions

Bessler, Latz

PT2.9*: Theory of mixed ionic-electronic transport in binder phase and its impact on macroscopic impedances

binder-carbon black mixtures, mixed ionic-electronic conduction in porous media, binder induced local overpotentials

Latz, Wetzel

PT2.10: Multiphysics modeling and simulation of large-size Li-ion cells

homogenized multiphysics and -scale models, electrochemical, thermal and mechanical, selective dimension reduction and adapted homogenization, experimental parameterization and validation

Weber, Wetzel

PT2.11: Simulation of the influences of thermally induced inhomogene­ities in large scale Li-ion cells on aging

3D cell model, thermal-electrochemical, dynamic simulation, aging models, parameterization, model validation

Wetzel, Dörfler

PT2.12**: Operando diagnostics of the state of health of lithium-ion batteries with physicochemical cell aging models

State estimation with observers, pseudo-3D continuum model, lifetime prediction

Bessler, Weber

 

* Location Helmholtz-Institut Ulm

** Location Hochschule Offenburg