Das Institut für Technische Thermodynamik des DLR mit Forschungsstätten in Stuttgart, Ulm, Köln-Porz, Oldenburg und Hamburg forscht mit über 270 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern auf dem Gebiet effizienter und ressourcenschonender Energiespeicher und Energiewandlungstechnologien. 

Das erwartet dich

In der Abteilung Computergestützte Elektrochemie werden mathematische Modelle der chemischen und physikalischen Prozesse in Batterien entwickelt, um diese mittels numerischer Simulationen zu erforschen. Hieraus sollen detaillierte Einblicke in die komplexen Multiskalenprozesse gewonnen werden, die die Optimierung des Designs hinsichtlich Leistung und Lebensdauer erlauben.

Im Rahmen dieser Masterarbeit stehen Next-Gen Lithium-Schwefel-Zellen mit sulfuriertem Polyacrylnitril (SPAN) als neuartigem Kathodenmaterial im Fokus. Verglichen mit herkömmlichen Lithium-Schwefel-Zellen ist dieses System zwar ratenfähig und somit für Luft- und Raumfahrtanwendungen geeignet, neigt dann allerdings wieder zu dendritischen Alterserscheinungen an der Lithiumanode. Letzteres könnte mit der Entwicklung hydrodynamischer Instabilitäten, die zu chaotischer Elektrokonvektion führen, in Verbindung stehen.

Ob Elektrokonvektion für höhere Ströme relevant wird, soll in dieser Arbeit evaluiert werden. Hierfür ist ein entsprechendes detailliertes Zoom-In-Modell im Python Löser Firedrake zu implementieren. Die Arbeit bietet Potential, Pionierarbeit in Kontext der Stabilität von Lithium-Schwefel-Batterien zu leisten, und stellt somit einen wichtigen Beitrag zur Etablierung des Systems in kommerziellen Anwendungen dar.

Deine Aufgaben

• Literaturstudie zu Elektrokonvektion
• Auswahl, Implementierung und Evaluation eines geeigneten Modellansatzes
• Durchführung von Simulationsstudien unter Berücksichtigung realistischer Zellbedingungen
• Untersuchung des Einflusses gekrümmter Oberflächen auf Elektrokonvektion
• Dokumentation der Arbeit

Das bringst du mit

• Transportprozessen & Turbulenz
• numerische Methoden
• Python Programmierung

Wir freuen uns darauf, dich kennenzulernen!

Fragen zu dieser Position (Kennziffer 2509) beantwortet dir gerne: 

Timo Danner 
Tel.: L-WAHL: +49 711 6862 8218