Laufende Projekte

Die Forschungsgruppe Elektrische Energiespeicherung widmet sich der Comutergestützten Batterie- und Brennstoffzellentechnik. Wir arbeiten an folgenden laufenden Projekten:

  • Modellbasierte Gesundheitsdiagnostik von Lithium-Ionen-Batterien - LIBlife (Land Baden-Württemberg/EU, 12/2018-11/2020). In diesem Projekt verwenden wir unser Know-How in der Alterungsmodellierung von Lithium-Ionen-Batterien, um eine praktisch anwendbare Diagnostik des Alterungszustandes ("State of Health") zu entwickeln. Die entwickelten Algorithmen kommen in Batteriesystemen von industriellen Kooperationspartnern zum Einsatz.
  • Elektrochemische Druckimpedanzspektroskopie für die Charakterisierung von Transportvorgängen in elektrochemischen Zellen – EPISTEL (DFG, 03/2018-02/2021). In diesem Projekt entwickeln wir neue dynamische Methoden für die Diagnostik von PEM-Brennstoffzellen.
  • Diagnostisches Batterie- und Photovoltaiklabor für Energiefragestellungen der Industrie 4.0 - Enerlab 4.0 (BMBF, 02/2018-06/2019). Diese umfangreiche Investitionsmaßnahme beinhaltet Geräte und Anlagen für Batterie- und Photovoltaikuntersuchungen.
  • Simulation mechanisch-elektrisch-thermischer Vorgänge in Lithium-Ionen-Batterien – SiMET (DFG 04/2017-09/2021) ist ein Graduiertenkolleg. In Zusammenarbeit dem Karlsruher Institut für Technologie werden Doktoranden im Bereich der Lithium-Ionen-Batteriesimulation ausgebildet. Unsere Arbeitsgebiete sind Alterungsmodellierung und Impedanzspektroskopie.
  • Modellierung von gedruckten Batterien. Promotionsprojekt im kooperativen Promotionskolleg Modellierung, Entwurf, Realisierung und Automatisierung von gedruckter Elektronik und ihren Materialien - MERAGEM (Land Baden-Württemberg, 09/2016-08/2019).
  • Vorhersage und Verlängerung der Lebensdauer von gekoppelten stationären und mobilen Lithium-Ionen-Batterien - STABIL (BMBF, 01/2016-12/2019). Wir untersuchen die Alterungsmechanismen und Lebensdauern von Lithium-Ionen-Batterien sowohl auf Einzelzellebene als auch auf Batteriepackebene.
  • Lithiumbatterien mit Luftelektrode - LiBaLu (BMBF, 01/2016-12/2019). In diesem Projekt entwickeln wir Modelle von Lithium-Luft-Batterien und verwenden diese zur Designotimierung einer Demonstratorzelle.
  • Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien für die dezentrale Speicherung regenerativer Energien: Experimentelle Bewertung und modellbasierte Optimierung. Promotionsprojekt im Rahmen des kooperativen Promotionskollegs Dezentrale Erneuerbare EnergiesystemeDENE (Land Baden-Württemberg, 11/2014-10/2017). Wir entwickeln und validieren Modelle von PV-gekoppelten Lithium-Ionen-Batterien. Besonderer Fokus liegt auf der Lebensdauer der Batteriezellen.

 Folgende abgeschlossene Projekte haben wir bearbeitet:

  • Stabilisierende Netzanbindung eines lokalen Smart Grids - Smart Link (Elektrizitätswerke Mittelbaden, 09/2014-02/2017). Mit Hilfe von Energiesystemmodellen eines Smart Microgrids mit Batteriespeicher entwickeln wir netzdienliche Betriebsführungsstrategien.
  • Optimierung von Ladeverfahren einer Lithium-Ionen-Batterie unter besonderer Berücksichtigung des Temperaturverhaltens - TempOLadung (BMBF, 11/2013-11/2016). Gemeinsam mit dem Industriepartner Leclanché entwickeln wir optimierte Ladeverfahren für eine Lithium-Ionen-Batterie unter besonderer Berücksichtigung des Temperaturverhaltens. Dafür wird eine kombinierte Methodik von skalenübergreifender Modellierung, computergestützter Optimierung und Experiment angewendet.
  • Mechanismus und Design der Abscheidung von Lithiumoxiden  in Lithium-Luft-Batterien - LiO2Mech (BMBF, 01/2015-06/2016). Dieses Projekt förderte die wissenschaftlich-technologische Zusammenarbeit mit den USA. Konkret wurden gemeinsam mit Prof. Robert J. Kee (Colorado School of Mines) Modelle und Simulationstechniken für Lithium-Luft-Batterien entwickelt.
  • Verbesserung von PEMFC-Leistung und -Langlebigkeit durch skalenübergreifende Modellierung und numerische Simulation - PUMA MIND (EU, 12/2012-12/2015, www.pumamind.eu). Wir untersuchten Alterungsmechanismen von PEM-Brennstoffzellen für mobile Anwendungen. CFD-Simulationen auf Zell- und Stackebene wurden mit mikroskopischen Degradationsmechanismen über die Skalen hinweg gekoppelt.
  • Thermisches Durchgehen von Lithiumbatterien (VolkswagenStiftung, 09/2011-12/2015). Wir entwickelten deterministische Modelle des thermischen Durchgehens von Lithium-Ionen-Batterien. Wärmeerzeugung aufgrund chemischer Nebenreaktionen (z.B. Zersetzung der Solid Electrolyte Interface Schicht) wurde mit Wärmetransport und -Dissipation gekoppelt.
  • "Kommunaler Energieverbund Freiburg" - Demonstrationsbetrieb einer Elektrolyseanlage im Industriegebiet Freiburg Nord zur Verbindung des Strom- und Erdgasnetzes und zur Speicherung erneuerbarer Energien (Land Baden-Württemberg, 12/2013-06/2015). Im Teilprojekt Modellierung haben wir mit Frau Prof. Anke Weidlich (HS Offenburg) Energiesystemmodelle zur optimierten Betriebsführung eines regenerativen Microgrids mit PV, Elektrolyseur, Brennstoffzelle und Batteriespeicher entwickelt.
  • Strom aus Luft und Li - Effiziente bifunktionelle Sauerstoffkatalysatoren – LuLi (BMBF, 06/2011-11/2014). Wir modellieren elektrochemische Reaktionen und Transportvorgänge von hochenergetischen Lithium-Luft-Batterien. Das Elektrodenverhalten (Wirkungsgrad, Kapazität) wird durch komplexe ortsabhängige Ausfallreaktionen von festen Produkten (Li2O2, LiOH) bestimmt.
  • Skalenübergreifende Modellierung und in-situ-Diagnostik der Festoxid-Brennstoffzelle (Helmholtz-Gemeinschaft, 01/2010-01/2015, Zusammenarbeit mit DLR Stuttgart). Wir führen kombinierte theoretische und experimentelle Untersuchungen von Leistung und Lebensdauer von Festoxid-Brennstoffzellen (Solid oxide fuel cell, SOFC) durch. Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung von Lebensdauermodellen.