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Stofftransport in Polymeren

Stofftransport in Polymeren
Forschungsthema:Sorptionsgleichgewicht und Stofftransport der Binder beim Nachtrocknungsprozess von Li-Ionen-Batterien (experimentell/theoretisch)
Typ:Bachelorarbeit/Masterarbeit
Datum:ab sofort
Betreuer:

Eser, Börnhorst

Bearbeiter:zu vergeben

Motivation

Der energieintensivste Prozessschritt bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien ist die Nachtrocknung der Elektroden- und Separatorschichten. Das Ziel der Nachtrocknung ist es, sorbierte Feuchte aus den einzelnen Schichten 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 der fertigen Batterie zu erzielen.

Aufgabe

In dieser Arbeit soll der Polymerbinder, der die Partikel in den Elektroden zusammenhält, einer genaueren Betrachtung unterzogen werden. Das Sorptionsgleichgewicht von Schichten aus dem Material des Binders wird zu diesem Zweck in einer Magnetschwebewaage aufgenommen. Anhand von Messdaten aus der Magnetschwebewaage soll das Sorptionsverhalten dieser Proben allgemein beschrieben und mit theoretischen Modellen verglichen werden. Um das Verständnis des Sorptionsvorgangs von Wasser in Nanoschichten zu verbessern, sollen die Schichten darüber hinaus in einer hochpräzisen Sorptionsanlage mit Quarz-Kristall-Mikrowaage vermessen werden.

Die Sorptionskinetik soll einer genaueren Betrachtung unterzogen werden, indem effektive Diffusionskoeffizienten aus den Daten bestimmt werden. Eine gezielte Variation verschiedener Probenparameter soll Einflussfaktoren auf den Diffusionskoeffizienten darlegen.  

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.