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 Lithium-Schwefel-Zellen mit hoher Energiedichte im Fokus, die perspektivisch für Luft- und Raumfahrtanwendungen entwickelt werden. Ein Problem besagter Zellen ist, dass während der Zyklierens starke, chemisch bedingt Volumenänderungen im Aktivmaterial der Kathode auftreten, die zur hydrodynamischen Verdrängung des Elektrolyten führen. Letzteres könnte maßgeblich die Alterung der Zelle beeinflussen.

Aus diesem Grund soll in dieser Arbeit die hydrodynamische Verdrängung mithilfe numerischer Simulationen im Python Löser Firedrake entschlüsselt werden. 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 numerischer Strömungsmechanik in porösen Medien
• Auswahl, Implementierung und Evaluation eines geeigneten Lösungsansatzes
• Durchführung von Simulationsstudien unter Berücksichtigung realistischer Zellbedingungen
• Vorschläge für Optimierungsmaßnahmen der Kathodenstruktur
• Dokumentation der Arbeit

Das bringst du mit

• Strömungsmechanik & Transportprozessen
• numerische Methoden
• Python Programmierung

Wir freuen uns darauf, dich kennenzulernen!

Fragen zu dieser Position (Kennziffer 2511) beantwortet dir gerne: 

Timo Danner 
Tel.: +49 711 6862 8218