Heckmann, Altvater

Beschreibung der Arbeit:

Hintergrund: In Zukunft werden Stromspeicher zu immer wichtigeren Teilen der Energiesysteme, insbesondere für die kommende E-Mobilität und für die Verwendung im Alltag. Lithium-Ionen-Batterien (LIB) gelten aufgrund ihrer Eigenschaften wie hoher Energiedichte, hoher Leistungsdichte sowie langer Lebensdauer als Basis für die Elektrifizierung. Die Prozessierung beeinflusst diese Eigenschaften maßgeblich. So verlängert sich die Lebensdauer einer Batterie, wenn im Nachtrocknungsprozess die Restfeuchte ausreichend reduziert wird. Bislang existiert dieser Prozessschritt in zwei unterschiedlichen Ausführungen. Elektroden werden entweder in einem Rolle-zu-Rolle Prozess oder als ganze Wickel in einem Vakuumofen getrocknet.
Aufgaben: Frau Banzhaf soll in ihrer Masterarbeit Simulationsprogramme zum Rolle-zu-Rolle Verfahren und zur Coil-Trocknung im Vakuumofen der Nachtrocknung von LIB Elektroden erweitern und einen Vergleich auf Basis der Simulationsergebnisse vornehmen. In Vorarbeiten wurden in diesem Kontext Grundlagen für die Simulationen der Nachtrocknungsverfahren in Matlab erstellt, welche als Basis für diese Arbeit dienen. Mit Hilfe einer fundierten Literaturrecherche soll Frau Banzhaf zunächst den aktuellen Stand der Wissenschaft zusammenfassen, um bereits vorhandene Erkenntnisse zur Weiterentwicklung des Programms zu nutzen. Im Anschluss soll die Simulation des Rolle-zu-Rolle-Verfahrens zunächst in Bezug auf Prozessrandbedingungen weiterentwickelt werden. Des Weiteren gilt es, Materialsystemeigenschaften von Wasser in den sorbierten Komponenten in Form von physikalischen Modellen in höherem Detailgrad in das Programm zu implementieren. Die Validierung des Programms wird durch experimentelle Daten realisiert, die an einer Pilotanlage aufgenommen wurden. Das Gegenstück zur Rolle-zu-Rolle Trocknung stellt die Vakuumtrocknung von Wickeln dar. Für diese existieren ebenfalls Vorarbeiten, die in einem bereits vorhandenen Programm abgebildet werden. Anhand geeigneter Parameter wie der Restfeuchte über der Zeit, soll bei gegebenen Randbedingungen besonders der Stofftransport der beiden Trocknervarianten betrachtet und ein Vergleich sowie eine energetische Bewertung der Prozesse durchgeführt werden.Die Ergebnisse sind übersichtlich in einem Abschlussbericht darzustellen. Besonderer Wert wird auf eine klar strukturierte Darstellung der Ergebnisse gelegt. Eine mündliche Präsentation zum Zwischenstand der Arbeit ist erwünscht. Die Ergebnisse sind nach der Abgabe der Arbeit im Rahmen des Seminars für Thermische Verfahrenstechnik, Kolloquium „Thin Film Technology“ in einem Vortrag darzustellen und zu diskutieren.