GRK 2218:  SIMET - Simulation mechanisch-elektrisch-thermischer Vorgänge in Lithium-Ionen-Batterien

• Fachliche Zuordnung: Verfahrenstechnik, Technische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2017
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281041241

Lithium-Ionen-Batterien sind Schlüsselkomponenten für die elektrische Energiespeicherung. Im Graduiertenkolleg SiMET verfolgen Promovierende aus den Disziplinen Verfahrenstechnik, Elektrotechnik, Maschinenbau, Materialwissenschaften, Chemie, Physik und Mathematik in einer gemeinsamen Anstrengung das Ziel, substantiellen Fortschritt bei der Modellierung und der Simulation der gekoppelten mechanisch-elektrisch-thermischen Vorgänge in Lithium-Ionen-Batterien zu erreichen. Die entwickelten Methoden bilden die Basis für verständnisbasierte, prädiktive Forschungs- und Entwicklungswerkzeuge für Lithium- Ionen-Batterien in der Wissenschaft und in der Industrie. Die besondere Innovationskraft der Arbeiten ergibt sich aus der konsequent skalenübergreifenden und multidisziplinären Betrachtungsweise. In der ersten SiMET-Generation ist dies bereits an vielen Übergängen zwischen mindestens zwei Skalen und Disziplinen gelungen, in der zweiten Generation wird die übergreifende Betrachtung nochmals deutlich vertieft, um schließlich in der dritten Generation in einem validierten multiskaligen und multiphysikalischen Methodenset zu münden. Die Modelle decken ein breites Spektrum von Ansätzen ab und erlauben beispielsweise, das Betriebsverhalten zu simulieren, die Wirkung strukturell beeinflussbarer Zelleigenschaften aufzuzeigen oder zum Verständnis von Schädigungseffekten beizutragen. Weitere wichtige Elemente in SiMET sind der direkte Zugang zu experimenteller Parameterbestimmung und zu Validierungsdaten, die strukturierte Bereitstellung von Daten zur Nutzung auch über das Kolleg hinaus und die Einbeziehung von Methoden der Künstlichen Intelligenz in die Simulation. Die gemeinsame Ausbildung der Kollegiatinnen und Kollegiaten erfolgt im Rahmen eines strukturierten Qualifizierungs- und Betreuungskonzepts auf individueller, kollegübergreifender sowie auf international-wissenschaftlicher Ebene. Die individuelle Förderung erfolgt u. a. durch interdisziplinäre Betreuungstandems und ein breites fachliches und überfachli ches Kursprogramm. Bestandteile der kollegübergreifenden Ausbildung sind monatliche Studientage und halbjährliche Frühjahrs- und Herbstschulen. Auf internationalwissenschaftlicher Ebene werden die Kollegiatinnen und Kollegiaten unter anderem durch frühzeitige Konferenzteilnahmen, durch systematische Befähigung zum Verfassen hochwertiger peer-review-Publikationen, durch Einbindung international ausgewiesener Gäste sowie durch eigene Forschungsaufenthalte gefördert.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Karlsruher Institut für Technologie
• Beteiligte Institution: Hochschule Offenburg
• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Thomas Wetzel
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Wolfgang Bessler; Professor Dr. Willy Dörfler; Professorin Dr. Gisela Guthausen; Professor Dr.-Ing. Marc Kamlah; Professorin Dr.-Ing. Ulrike Krewer, seit 4/2020; Professor Dr. Arnulf Latz; Dr. Reiner Mönig; Professor Dr.-Ing. Hermann Nirschl; Privatdozent Dr.-Ing. André Weber