Diplom-/Master-/Bachelor-/Belegarbeit oder Praktikum im Bereich: Herstellung von Mikroelektroden für Einzelpartikelmessungen an Lithium-Ionen-Batteriematerialien

Kennziffer IKTS-2020-93-DD

Das Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS ist eines von 72 Instituten und Einrichtungen der Fraunhofer-Gesellschaft in Deutschland mit rund 25.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und betreibt anwendungsorientierte Forschung für Hochleistungskeramik. Die drei Standorte in Dresden und Hermsdorf (Thüringen) formen das größte Keramikforschungsinstitut Europas. Als Forschungs- und Technologiedienstleister entwickeln wir moderne keramische Hochleistungswerkstoffe, industrierelevante Herstellungsverfahren sowie prototypische Bauteile und Systeme in vollständigen Fertigungslinien bis in den Pilotmaßstab. Darüber hinaus umfasst das Portfolio die Kompetenzen Werkstoffdiagnose und -prüfung.

In der Arbeitsgruppe Elektrochemie des Fraunhofer IKTS wird intensiv an Materialien für Batterien der nächsten Generation geforscht. Dazu zählen u.a. neuartige Anoden- und Kathodenmaterialien für Li-Ionenbatterien. Voraussetzung für eine erfolgreiche Entwicklung dieser neuartigen Energiespeichersysteme ist ein fundamentales Verständnis der ablaufenden Elektrodenreaktionen. Dazu werden in der Arbeitsgruppe Elektrochemie grundlegende thermodynamische und kinetische Untersuchungen an den neuen Materialien durchgeführt. Auf Basis der Ergebnisse werden Material und Design zielgerichtet optimiert und die Voraussetzung für eine effiziente Nutzung regenerativer Energien und eine nachhaltige Elektromobilität geschaffen.

Hintergrund
Der initiale Kapazitätsverlust einer Batterie von bis zu 20% ist maßgeblich auf die Bildung einer Festkörper-Elektrolyt-Grenzschicht (engl. Solid-Electrolyte-Interphase (SEI)) auf der Anodenseite während der ersten Ladezyklen zurückzuführen. Das Aufbringen künstlicher SEI-Filme gilt als ein vielversprechender Ansatz, um relevante Batterieeigenschaften wie Sicherheit, Energiedichte und Langzeitstabilität maßgeblich zu verbessern. Zur Bewertung derartiger künstlicher SEI-Filme sind elektrochemische Einzelpartikelmessungen besonders geeignet, da Matrixeffekte ausgeschlossen und so die intrinsischen Eigenschaften erfasst werden können.

Themenstellung
Im Rahmen der Arbeit sollen Mikroelektroden für elektrochemische Einzelpartikel-messungen hergestellt werden. Dazu werden zunächst Kupferdrähte durch elektro-chemisches Ätzen präpariert. Über die Wahl der Prozessparameter kann die Spitzengeometrie beeinflusst werden. Die so hergestellten Mikrostromkollektoren werden mit Polymeren bzw. Glas ummantelt und mittels FIB im Rasterelektronenmikroskop zu Mikroelektroden präpariert. Die elektrochemischen Eigenschaften werden durch Lade-Entladeversuche in Batterie-Halbzellen bestimmt und sollen anschließend mit weiteren materialdiagnostischen Ergebnissen korreliert werden.
Was Sie mitbringen
Sie sind Student/in der Werkstoffwissenschaften, der Chemie, des Chemieingenieurwesens oder einer vergleichbaren Studienrichtung. Weiterhin haben Sie Interesse an selbstständiger und experimenteller Arbeit sowie an wissenschaftlichen Fragestellungen.
Was Sie erwarten können
Die Studenten haben die Gelegenheit in einem Team junger Forscher an aktuellen wissenschaftlichen Fragestellungen mitzuarbeiten Die Arbeit bietet sich als Diplom-/Master-/Bachelor-/Belegarbeit oder als Tätigkeit im Rahmen eines Praxissemesters an.
Die Vergütung richtet sich nach der Gesamtbetriebsvereinbarung zur Beschäftigung der Hilfskräfte.
Die monatliche Arbeitszeit ca. 40 Stunden im Monat in Abstimmung mit der Fachabteilung.

Fraunhofer ist die größte Organisation für anwendungsorientierte Forschung in Europa. Unsere Forschungsfelder richten sich nach den Bedürfnissen der Menschen: Gesundheit, Sicherheit, Kommunikation, Mobilität, Energie und Umwelt. Wir sind kreativ, wir gestalten Technik, wir entwerfen Produkte, wir verbessern Verfahren, wir eröffnen neue Wege.

Dr.-Ing. M. Schneider
Tel.: 0351 2553-7793

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Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Dresden

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