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Stofftransport in porösen Strukturen

Stofftransport in porösen Strukturen
Forschungsthema:Sorptionsgleichgewicht und Stofftransport beim Nachtrocknungsprozess von Li-Ionen-Batterien (theoretisch/experimentell)
Typ:Bachelor- oder Masterarbeit
Datum:ab sofort
Betreuer:

Eser

Bearbeiter:zu vergeben

Motivation

Der energieintensivste Prozessschritt bei der Herstellung von Lithium-Ionen Batterien ist die Nachtrocknung ihrer Bestandteile. Das Ziel der Nachtrocknung ist es, sorbierte Feuchte aus den Komponenten der Batterie zu entfernen, um eine Reaktion des Wassers mit dem Elektrolyten zu verhindern und auf diese Weise eine höhere Langzeitstabilität der Batterien zu erreichen.

Damit die Elektromobilität in Deutschland weiter vorangetrieben werden kann, ist es unerlässlich die Produktionskosten der Batterien zu senken. Jedoch kann die Einsparung von Energiekosten in der Herstellung der Batterie nur auf Basis eines besseren Prozessverständnisses erfolgen, ohne eine Minderung der Performance zu erzielen.

Aufgabe

In dieser Arbeit soll das Verständnis von Stofftransportvorgängen in porösen Systemen erweitert werden. Das Sorptionsgleichgewicht unterschiedlicher Proben aus Materialien für Lithium-Ionen-Batterien wird zu diesem Zweck in einer Magnetschwebewaage aufgenommen. Anhand von Messdaten aus der Magnetschwebewaage soll dementsprechend zunächst das Sorptionsverhalten dieser Proben allgemein beschrieben und mit theoretischen Modellen verglichen werden.

Anschließend soll die Sorptionskinetik einer genaueren Betrachtung unterzogen werden, indem Diffusionskoeffizienten aus den Daten bestimmt werden. Eine gezielte Variation verschiedener Probenparameter soll Einflussfaktoren auf die Größe der Diffusionskoeffizienten darlegen.  

Magnetschwebewaage LIB

Abbildung 1: Magnetschwebewaage (links) aus Schabel, Trocknung von Polymerfilmen, 2004 und IR-Nachtrocknung einer Li-Ionen-Batterieelektrode (rechts) von Schlicher, iPAT-TUBs

 

Der Umfang der Arbeit wird auf den Bearbeitungszeitraum (BA / MA) der Arbeit angepasst.

Die Simulation kann in VBA/Excel oder Matlab erfolgen.

Eine Vorkenntnis von Simulationsprogrammen ist nicht von Nöten.