(w/m/d) Identifikation optimaler Transportmodelle für Lithium-Schwefel-Batterien

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 Konzeption modellbasierter Optimierungsstrategien für Design, Leistung und Lebensdauer von Batterien erlauben.

Im Rahmen dieser Masterarbeit steht die Lithium-Schwefel-Batterie im Fokus, die aufgrund ihrer herausragenden gravimetrischen Energiedichte der wohl vielversprechendste Kandidat ist, um elektrisches Fliegen zu ermöglichen. Allerdings wird die praktische Umsetzung trotz des hohen Potentials derzeit dadurch behindert, dass die Interaktion von Chemie und Transportprozessen nur unzureichend verstanden ist. Modellseitig spiegelt sich dies in dem hohen Maß der Heuristik wider, die für die Ableitung des gängigen Tranportmodelles erforderlich ist.

Deshalb soll im Rahmen dieser Masterarbeit basierend auf physikalisch konsistenten Daten ein optimaler und möglichst kompakter Transportgleichungssatz für Lithium-Schwefel-Batterien erarbeitet werden. Hierfür ist das datengetriebene „Sparse Identification of Nonlinear Dynamics“ (SINDy) Framework zu erproben. Die Masterarbeit gliedert sich in folgende Arbeitspakete:

Die Arbeit bietet die Möglichkeit, einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung von Lithium-Schwefel-Batterien zu leisten und ermöglicht, an einer Zukunftstechnologie mitzuwirken. Methodisch sollen Synergien von klassischen Methoden und modernen datengetriebenen Ansätzen genutzt werden.