Masterarbeit (m/w/d) Modellierung der Gasentwicklung und des Ventings in Lithium-Ionen-Zellen bei Thermal Runaway
Es wird ein multiphysikalisches Simulationsframework zur Beschreibung des Thermal Runaway (TR) von Lithium-Ionen-Batterien entwickelt. Ein Fokusbereich ist die detaillierte Modellierung zellinterner Prozesse bis zur Aktivierung des Sicherheitsventils (Venting). Diese Masterarbeit soll sich mit der gasdynamischen Entwicklung und Ventingmechanik auf Zellebene beschäftigen.
- Kennziffer: J000017315
- Einstiegsart: Abschlussarbeit
- Einsatzort: Weissach
- Gesellschaft: Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG
Aufgaben Aufgaben
Entwicklung und Implementierung eines Modells zur Beschreibung der:
- thermisch induzierten Gasfreisetzung (z. B. durch Elektrolyt-, Binder- oder SEI-Zersetzung)
- Akkumulation des Gasdrucks im Zellinneren
- Auslösung des Sicherheitsventils (Venting)
- Optional können auch erste Schritte in Richtung Strömungssimulation der Ventgasfreisetzung (CFD) unternommen werden
Rechercheaufgaben:
- Literaturrecherche zu Gasbildungsreaktionen und Venting in LIBs
- Aufbau eines gekoppelten thermisch-chemischen Modells (z. B. in Python, COMSOL, MATLAB)
- Implementierung temperatur- und zeitabhängiger Gasgenerierungsraten mittels Arrhenius-Kinetik
- Modellierung der Druckakkumulation innerhalb einer Zelle
- Simulationsbasierte Vorhersage der Venting-Auslösung (abhängig von Öffnungsdruck & Gasvolumen)
- Optional: CFD-gestützte Untersuchung der Gasfreisetzung oder Flammenbildung (OpenFOAM oder FDS)
Anforderungen Anforderungen
Studiengänge:
- Maschinenbau
- Fahrzeugtechnik
- Physik
- Elektrochemie
- Computational Science o. Ä.
Studienschwerpunkte:
- Elektrochemische Energiespeicher
- numerische Simulation o.Ä.
Fachkenntnisse:
- Kenntnisse in Thermodynamik, Reaktionskinetik oder Elektrochemie
IT-Kenntnisse:
- Erfahrung mit Simulationssoftware (z. B. COMSOL, Ansys, MATLAB oder Python) wünschenswert
Sprachkenntnisse:
- Deutsch
- Englisch
Soft Skills:
- Selbstständige, strukturierte Arbeitsweise
