Auslegung von Strukturbatterien unter Berücksichtigung gekoppelter, multiskaliger Effekte
Publikation: Hochschulschrift/Abschlussarbeit › Dissertation
Beitragende
Abstract
Strukturbatterien sind eine Schlüsseltechnologie, um eine höhere Energiedichte auf Systemebene zu erreichen. Allerdings steht die Forschung im Bereich der Strukturbatterien noch am Anfang, da für diese Materialien, die sowohl mechanische als auch elektrochemische Anforderungen erfüllen, benötigt werden. Um die Identifizierung leistungsfähiger Materialkombinationen für Strukturbatterien zu beschleunigen, wird in dieser Arbeit ein multiskaliger und multiphysikalischer Ansatz vorgestellt. Ausgehend von einer Analyse der Einzelkomponenten wird eine Simulationsumgebung entwickelt, die das Verhalten von der Mikro- bis zur Makroebene abbildet. Während die Gesamtsimulation maßgeblich auf der Finite-Elemente-Methode basiert, wurden für den Strukturelektrolyten spezifische Modellierungsansätze, wie etwa als Poren-Netzwerk oder mittels Walk-on-Stars, implementiert, um die effektiven Eigenschaften mit minimalem Rechenaufwand zu ermitteln. Darauf aufbauend wurde ein analytischer Berechnungsansatz abgeleitet, der eine schnelle Vorhersage der Energiedichte sowie der Zug- und Biegesteifigkeit der Strukturbatterie erlaubt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde dieser Ansatz genutzt, um erstmalig eine systematische Untersuchung von 6600 Materialkombinationen durchzuführen. Die Ergebnisse identifizieren mehrere hochgradig vielversprechende Konfigurationen und liefern damit eine essenzielle Grundlage für die zukünftige Materialentwicklung im Bereich dieser multifunktionalen Energiespeicher.
Details
| Originalsprache | Deutsch |
|---|---|
| Qualifizierungsstufe | Dr.-Ing. |
| Gradverleihende Hochschule | |
| Betreuer:in / Berater:in |
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| Datum der Verteidigung (Datum der Urkunde) | 13 Aug. 2026 |
| ISBN's (print) | 978-3-86780-831-6 |
| Publikationsstatus | Veröffentlicht - 15 Okt. 2026 |
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