Hydrodynamische Instabilitäten in ratenfähigen Lithium-Schwefel-Zellen (w/m/d)

Das erwartet Dich

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.

Deine Aufgaben

Die Masterarbeit gliedert sich in folgende Arbeitspakete:

• 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

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.

Das bringst Du mit

• Transportprozessen & Turbulenz
• Numerische Methoden
• Python Programmierung