Basis- und Promotionsthemen in SiMET

SIMET-Promotionsthemen (PT) - Dritte Generation 2023+
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	Jorge Valenzuela Garcia de León	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	Filiz-Pinar Seren	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: Modellierung von Degradationsmechanismen in Ni-reichen Kathodenmaterialien	Svenja Both	Multiskalenmodellierung, Pseudo-2D Kontinuumsmodell, 3D Mikrostruktur-aufgelöste Simulation	Latz, Mönig
PT 3.12: Strukturaufgelöste 3D Simulationen von Natrium-Ionen Batterien	Paul Maidl	Multiskalenmodellierung, FVM/FEM auf unstrukturieten Gittern, Iterative Löser großer Gleichungssyteme	Latz, Dörfler

SIMET-Promotionsthemen (PT) - Zweite Generation 2020+
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

SIMET-Basisthemen (BT) - Zweite Generation 2020+
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

SiMET-Promotionsthemen (PT) - Erste Generation 2017+
Promotionsthema	Doktorand/in	Methoden	Themenpaten
PT 1.1: Stoffliche Transportvorgänge in realen Aktivmaterialpartikelgeometrien	Susanne Cernak	OpenFOAM, Fibonacci-Lattice-Methode	Nirschl, Wetzel, Guthausen
PT 1.2: Einfluss der Partikelform auf mechanisches Verhalten und Transporteigenschaften in Lithium-Ionen-Batterien	Verena Becker	Diskrete Elemente Methode, Superellipsoide	Kamlah/Mönig, Nirschl
PT 1.3: Numerische Methoden für Interkalation und interpartikulären Transport	Fabian Castelli	deal.ll, Phasenfeldmethode, Stephan-Problem	Dörfler, Nirschl, Bessler
PT 1.4*: Korrelationen von Partikelform, SEI-Struktur und thermischem Verhalten	Lars von Kolzenberg	Konsistente Thermodynamik, SEI-Wachstumsmodell	Latz, Nirschl, Wetzel
PT 1.5: Mechanik, Morphologie und elektronische Transportpfade	Manfred Janzen	in-situ Substratkrümmungsmethode, Druckexp.	Kamlah/Mönig, Guthausen
PT 1.6: Charakterisierung von Lithium-Ionen-Batterien mittels NMR-Methoden	Roland Balbierer	NMR-, MRI-kompatible Exp.-zelle, Diffusionskoeffizienten	Guthausen, Ivers-Tiffée/Weber
PT 1.7: Bestimmung thermischer Transporteigenschaften poröser Elektroden von Lithium-Ionen-Zellen	Dieter Oehler	Eff. Wärmeleitfähigkeit, analytisch+numerisch, Laser-Flash-Analyse	Wetzel, Kamlah/Mönig
PT 1.8**: Mechanistische Modellierung elektrochemischer Alterungsreaktionen der Anode	Serena Carelli	P3D-Mod., Elementarkinetik, Sekundärphasen	Bessler, Latz, Ivers-Tiffée/Weber
PT 1.9*: Einfluss der Mikrostruktur auf das makroskopische Verhalten kompletter Zellen	Igor Traskunov	Störungstheorie, Homogenisierungstechniken für Diffusion	Latz, Wetzel, Dörfler
PT 1.10: Elektrochemisch-Thermische Simulation großer Zellen Teil 1	Adrian Schmidt	MSMD, COMSOL, PHEV1-Zelle, exp. Validierung	Ivers-Tiffée/Weber, Wetzel, Bessler
PT 1.11: Elektrochemisch-Thermische Simulation großer Zellen Teil 2	Oliver Queisser	partielle Homogenisierung, OpenFOAM, BEV4-Zelle, exp. Validierung	Wetzel, Dörfler, Latz
PT 1.12**: Modellbasierte Charakterisierung von Lithium-Ionen-Batterien mit Blendelektroden	Michael Quarti	P3D-Modell, LCO/NCA-Blend, DENIS und CANTERA	Bessler, Ivers-Tiffée/Weber, Dörfler

SiMET-Basisthemen (BT) - Erste Generation 2017+
Basisthema	Postdoktorand/in	Methoden	Themenpaten
BT 1.1: Numerische Methoden für mehrskalige Modelle	Karthikeyan Chockalingam	Kontinuum Multiskalen- und Multiphysik-Simulationen	Dörfler
BT 1.2: Skalenübergreifende 3D-Analyse poröser Medien	Jochen Joos	3D Analyse poröser Medien, Focused Ion Beam (FIB) Tomographie, Röntgenmikroskopie (µ-CT)	Ivers-Tiffée/Weber

* Promotionsstandort Helmholtz-Institut Ulm

** Promotionsstandort Hochschule Offenburg