Alterungsprozesse und Lebensdauerprognose von Batterien

 

Disruptive Battery Technologies and Innovation [en, WS]

Lithium-Ionen Batterien haben eine revolutionäre Weiterentwicklung von Consumer-Elektronik ermöglicht. Smartphones und Tablets würden ohne Batteriezellen mit solch hoher Leistungsdichte niemals die heutige Leistungfahigkeit erreichen. Nach diesem Durchbruch für mobile Elektronik ist die Elektifizierung des Verkehrssektors die nächste große Herausforderung.

Diese Veranstalltung beschäftigt sich mit Design, Aufbau und Alterung von Lithium-Ionen-Zellen. Es werden auch die Materialkosten betrachtet und die Frage besprochen warum (oder warum nicht) diese Technologie disruptiv ist. Weiterhin werden die Konzepte von Clayton Christensens Buch "The Innovator's Dilemma" besprochen, sowie Start-Up Business Modelle und anwendungspezifisches Design von Lithium-Ion-Chemien.

Weitere Informationen zur Vorlesung unter: RWTHonline

 

Seminar Batteries, Storage Systems, Fuel Cells and Power Generators [en, WS]

Ein wichtige aber häufig vernachlässigte Schlüsselqualifikation für Ingenieure ist die Kommunikation von Daten und Informationen. Aufgabe der Studenten ist es daher eines der unten genannten Themen umfassend aufzuarbeiten. Der Fokus liegt dabei auf der Informationsgewinnung, Evaluierung und Erstellung der Präsentation sowie des technischen Berichts für die wissenschaftlichen Adressaten. Das Seminar wird in Englisch gehalten. Für 2050 ist geplant den CO2-Ausstoß auf Null zu senken. Dafür sind großskalige Energiespeicher und eine Elektrifizierung des Mobilitätssektors notwendig. Mit sinkenden Kosten pro kWh und steigender Lebensdauer werden Lithium-Ionen Batterien für eine lange Zeit relevant sein für elektronische Geräte, im Mobilitätssektor und in den Netzanwendungen. Dieser Kurs wird Ihnen die Funktionsweise, das Design und die Anwendung dieser Technologie näher bringen. Vorwissen kann hilfreich sein, ist aber keine Voraussetzung. Die einleitende Vorlesung wird Präsentationstechniken behandeln. Anschließend wird jeder Teilnehmer seine Präsentation zusammen mit einem betreuenden Assistenten üben. Das Institut kann grundlegende Literatur bereitstellen, weitere Literatur ist von den Teilnehmern selbst zu finden (durch Literaturrecherche, Kontakt zu Herstellern und Kunden). Zum Bestehen müssen die folgenden Kriterien erfüllt werden:

  • Anwesenheit in den ersten beiden Vorlesungen
  • Reguläre und aktive Teilnahme am Seminar (>65% Anwesenheit)
  • Präsentation eines Übungsvortrags beim Assistenten
  • Erstellung einer Präsentation zum Thema mit einer Dauer von 30 Min.
  • Erstellung eines Papers von mind. 3 Seiten Umfang
  • Ein Plagiat führt zum nicht bestehen des Kurses

Themen:

Grundlagen:

  1. Die Geschichte und Zukunft der Lithium Ionen Kathode
  2. Die Geschichte und Zukunft der Lihtium Ionen Anode
  3. Eine Übersicht über Lithium Ionen Elektrolyte
  4. Sicherheit von Lithium Ionen Technologie, Zusammenfassung der Forschung und Entwicklung
  5. Lithium Ionen Batterien Alterung- und Defektmechanismen Energiedichte:
  6. Echte Energiedichte der Lithium-Ionen Batterie und Verbesserungsmöglichkeiten
  7. Echte Energiedichte der Lihtium-Ionen Batterie vs. "Beyond Lithium Ion" Technologien
  8. Optimierung von Energie- und Leistungsdichte in der Anwendung
  9. Vergleich der Energiedichten verschiedener Batterie Chemien und ihr Effekt auf die Anwendung

Ökonomie und Politik:

  1. Kosten Reduktion und Materialkosten
  2. Recycling von Lithium Ionen Batterien
  3. Die "Big Players" der Lithium-Ionen Batterie Hersteller
  4. Lithium-Ionen Batterien und Ressourcenverbrauch
  5. Patente aus dem Bereich der Lithium Ionen Technologie
  6. Energiespeicher und nationale Interessen im Zeitalter der Dekarbonisierung
  7. Vergleich von Betriebskosten und Lebendsdauerkosten für stationäre Batterien

Anwendung, Design und Management:

  1. Lithium-Ionen Batteriepacks: Elektrische Auslegung
  2. Energiemanagement in Hybridautos
  3. Zelldesign, Konstruktion und Anwendung
  4. Ein Überblick über Lithium-Ionen Zelltypen und ihrer optimalen Anwendung
  5. Herausforderungen des Schnellladens

Weitere Informationen zur Vorlesung unter: RWTHonline

 

Seminar Batteries, Storage Systems, Fuel Cells and Power Generators - Fokus: Renewable Energy and Efficiencies [en, SS]

Ein wichtige aber häufige vernachlässigte Schlüsselqualifikation für Ingenieure ist die Kommunikation von Daten und Infromationen. Aufgabe der Studenten ist es daher eines der unten genannten Themen umfassend aufzuarbeiten. Der Fokus liegt dabei auf der Informationsgewinnung, Evaluierung und Erstellen der Präsentation sowie des technischen Berichts für die wissenschaftliche Adressaten. Das Seminar wird in Englisch gehalten.

Für 2050 ist geplant den CO2-Ausstoß auf Null zu senken, dafür sind großskalige Energiespeicher und eine Elektrifizierung des Mobilitätssektors notwendig. Mit sinkenden Kosten pro kWh und steigenden Lebensdauer werden Lithium-Ionen Batterien für eine lange Zeit relevant sein für elektronische Geräte, im Mobilitätssektor und in der Netzanwendungen. Dieser Kurs wird Ihnen die Funktionsweise, Design und Anwendung dieser Technologie näher bringen.

Vorwissen kann hilfreich sein, ist aber keine Vorraussetzung. Die einleitende Vorlesung wird Präsentationstechniken behandeln. Anschließend wird jeder Teilnehmer seine Präsentation zusammen mit einem betreuenden Assistenten üben, gefolgt.

Das Institut kann grundlegende Literatur bereitstellen, weitere Literatur ist von den Teilnehmern selbst zu finden (durch Literaturrecherche, Kontakt zu Herstellen und Kunden)..

Zum Bestehen müssen die folgenden Kriterien erfüllt werden:

  • Anwesenheit in den ersten beiden Vorlesungen
  • reguläre und aktive Teilnahme am Seminar
  • Präsentation eines Übungsvortrags beim Assistenten
  • Erstellen einer Präsentation zum Thema mit einer Dauer von 30min
  • Erstellen eines Paper mit min. 3 Seiten
  • Ein Plagiat führt zum nicht bestehen des Kurs

Themen:

Grundlagen:

  1. Die Geschichte und Zukunft der Lithium Ionen Kathode
  2. Die Geschichte und Zukunft der Lihtium Ionen Anode
  3. Eine Übersicht über Lithium Ionen Elektrolyte
  4. Sicherheit von Lithium Ionen Technologie, Zusammenfassung der Forschung und Entwicklung
  5. Lithium Ionen Batterien Alterung- und Defektmechanismen

Energiedichte:

  1. Echte Energiedichte der Lithium-Ionen Batterie und Verbesserungsmöglichkeiten
  2. Echte Energiedichte der Lihtium-Ionen Batterie vs. "Beyond Lithium Ion" Technologien
  3. Optimierung von Energie- und Leistungsdichte in der Anwendung
  4. Vergleich der Energiedichten verschiedener Batterie Chemien und ihr Effekt auf die Anwendung

Ökonomie und Politik:

  1. Kostenreduktion und Materialkosten
  2. Recycling von Lithium Ionen Batterien
  3. Die "Big Players" der Lithium-Ionen Batterie Hersteller
  4. Lithium-Ionen Batterien und Ressourcenverbrauch
  5. Patente aus dem Bereich der Lithium Ionen Technologie
  6. Energiespeicher und nationale Interessen im Zeitalter der Dekarbonisierung
  7. Vergleich von Betriebskosten und Lebendsdauerkosten für stationäre Batterien

Anwendung, Design und Management:

  1. Lithium-Ionen Batteriepacks: Elektrische Auslegung
  2. Energiemanagement in Hybridautos
  3. Zelldesign, Konstruktion und Anwendung
  4. Ein Überblick über Lithium-Ionen Zelltypen und ihrer optimalen Anwendung
  5. Herausforderungen des Schnellladens

Weitere Informationen zur Vorlesung unter: RWTHonline