Motivation und Aufgabe:
Sekundäre
Lithium-Ionen-Batteriesysteme stellen aufgrund einer hohen Energie- und
Leistungsdichte die derzeit vielversprechendste Lösung für mobile
elektrifizierte Anwendungen, wie z.B. im Automobilbau, dar. Der kleinste
funktionsfähige Bestandteil solcher Batterien ist die Zelle. In dieser sind
folienförmige Elektroden aus zwei unterschiedlichen Materialien abwechselnd mit
einem dazwischenliegenden Separator übereinandergestapelt. Der grundlegende
Aufbau solcher Zellen ist seit über 30-Jahren beständig. Dennoch lassen sich
deutliche Optimierungspotentiale der Sicherheit, Energiedichte und
Schnellladefähigkeit ausmachen. Dabei stehen insbesondere neue
Elektrodenmaterialien (z.B. Silizium- und Zinn-Komposite und Lithium-Metall) im
Fokus der Forschung. Durch eine zyklische Ein- und Auslagerung von
Lithium-Ionen in die Elektroden beim Laden- und Entladen kommt es aber
insbesondere bei diesen neuen Materialien zu starken Volumenänderungen des
Zellstapels. Als Folge der Volumenänderung können sich unter anderem
Beschädigungen des Zellgehäuses mit daraus folgenden Leckagen einstellen. Durch
diese kann Umgebungsluft in die Zelle eintreten und mit den Zellkomponenten
reagieren, was zu einer deutlichen Verkürzung der Lebensdauer führt.
Zur Lösung
dieser Problematik wird am IWF eine nachgiebige Gestaltung von konventionellen Pouch-Gehäusen
untersucht. Dieser Gehäusetyp wird üblicherweise in einem Tiefziehprozess aus
dünnen (ca. 150 µm dicken) Mehrschichtfolien umgeformt und in einem
Siegelprozess durch Aufschmelzen und Verpressen innenliegender Polymerschichten
verschlossen. Der automatisierte Verschluss dieser Gehäuse stellt insbesondere
mit Blick auf die Dichtheit sowohl für konventionelle als auch für die konzipierten
neuartigen Gehäuse eine enorme Herausforderung dar. Daher sollen im Rahmen von
studentischen Arbeiten Strategien für die hochdurchsatzgerechte Siegelung
identifiziert und praktisch umgesetzt werden. Die Arbeit kann sich aus Themen in den Bereichen der Konzeption,
der Durchführung von Vorversuchen (Aufbau von Versuchsständen) und der Konstruktion
sowie der automatischen Ansteuerung/ Einbindung (SPS Programmierung) von Werkzeugen im Gesamtprozess zusammensetzen.
Voraussetzungen und allgemeine Informationen:
Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung sind keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich.
Die genaue Aufgabenstellung kann individuell auf die Art der jeweiligen Arbeit sowie die Interessenslagen des jeweiligen Studierenden abgestimmt werden. Sollte die Thematik Ihr interesse geweckt haben, kontaktieren Sie mich gerne per
Mail oder auch telefonisch. Bei Kontaktierung per Mail ist zur Einordnung Ihrer Kenntnisse zudem die Bereitstellung eines Notenspiegels hilfreich.
Art:
- Bachelorarbeit
- Studienarbeit(Master)
- Masterarbeit
Fachrichtungen: (WiIng) Maschinenbau, Mechatronik, KFZ-Technik und artverwandte
Begin der Arbeit: sofort
Zuletzt geändert: 12.09.2023