Modellierung & Simulation
Wir erforschen Batterien von der mikroskopischen bis zur Systemebene durch Modellierung und Simulation. Unsere Arbeit erstreckt sich auf Li-Ionen-, Na-Ionen-, Al-Ionen- und Festkörperbatterien und untersucht deren elektrochemisches und thermisches Verhalten sowie Alterungsvorgänge. Durch die Spezialisierung auf physikalisch basierte Modelle erreichen wir ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Rechengeschwindigkeit und Genauigkeit bei der Analyse der Leistung. Unser Fachwissen reicht von einzelnen Zellen bis hin zu großen Energiesystemen, wobei wir sogar die Leistungselektronik integrieren, um große Speichersysteme zu simulieren. Durch die Kombination von Experimenten und Simulationen liefern wir detaillierte Einblicke in den Batteriebetrieb und können Industriepartner mit Forschungslösungen unterstützen.
Im Bereich "Modellierung und Systemtechnik" erkunden wir die faszinierende Welt der Batterien durch Modellierung und Simulation. Unser Ziel ist es, Energiespeichertechnologien zu verstehen und zu verbessern, die effizient, zuverlässig und nachhaltig sind.
Batterien von innen heraus verstehen
Im Mittelpunkt unserer Arbeit steht der Wunsch, Batterien von der mikroskopischen bis zur Systemebene wirklich zu verstehen. Indem wir in das Innenleben dieser Systeme eintauchen, wollen wir herausfinden, wie sich die Ionen bewegen 1, wie die Batterien degradieren 2,3 und wo Verluste während des Betriebs auftreten 4,5. Die Entschlüsselung dieser Verluste ist sehr wichtig, um den Wirkungsgrad, die Lebensdauer und die Gesamtleistung von Batterien zu verbessern. 6
Unsere Bemühungen gehen über die Lithium-Ionen-Technologie (Li-Ionen) hinaus. Wir erforschen und modellieren auch andere Systeme, darunter Natrium-Ionen- (Na-Ionen) Batterien 7,8 und Aluminium-Ionen- (Al-Ionen) Batterien, die ein großes Potenzial als alternative Energiespeichertechnologie haben. Darüber hinaus arbeiten wir an der Modellierung und Simulation von Festkörpersystemen 9, die sicherere, kompaktere und energiedichtere Batterien versprechen.
Bessere Batterien durch Modellierung und Simulation
Unser Team erstellt detaillierte Modelle, um zu simulieren, wie sich Batterien unter verschiedenen Bedingungen verhalten. Diese Modelle helfen uns, nicht nur die elektrochemischen Prozesse im Inneren von Batterien zu verstehen, sondern auch deren Alterung und thermisches Verhalten. Ob es um die Auswirkungen einer Schnellladung auf die Lebensdauer einer Batterie oder die thermische Dynamik eines Systems geht, das in extremen Umgebungen betrieben wird - wir wollen jeden Aspekt der Leistung vorhersagen und optimieren. 1
Wir haben uns auf physikbasierte Batteriemodelle spezialisiert, die eine detaillierte und genaue Darstellung der Funktionsweise von Batterien bieten. Durch die Erforschung verschiedener Versionen dieser Modelle versuchen wir, ein Gleichgewicht zwischen Rechengeschwindigkeit und Simulationsgenauigkeit herzustellen 2,3 . Dank dieser Flexibilität können wir unsere Modelle auf spezifische Bedürfnisse zuschneiden, von schnellen Voranalysen bis hin zu sehr detaillierten Studien für tiefere Einblicke.
Um sicherzustellen, dass unsere Simulationen so genau wie möglich sind, führen wir spezielle Experimente im Labor durch, um unsere Modelle zu parametrisieren und zu validieren. Durch die Kombination experimenteller Daten mit unseren Modellierungstechniken bieten wir einen robusten Rahmen für die genaue Simulation des Batterieverhaltens unter allen Betriebsbedingungen.
Von einzelnen Zellen bis zu ganzen Systemen
Unser Know-how reicht von der Modellierung einzelner Batteriezellen bis zur Simulation komplexer Energiesysteme. Wir schließen die Lücke zwischen Batterien und ihrer Umgebung, sei es ein Elektrofahrzeug oder ein netzgekoppeltes System in Form eines stationären Energiespeichersystems.
Dazu gehört die Integration unserer Batteriemodelle mit Simulationen der Leistungselektronik, um zu verstehen, wie Batterien mit Wechselrichtern und dem Netz interagieren. Durch die Untersuchung dieses Zusammenspiels können wir den Energiefluss optimieren, die Systemeffizienz verbessern und auf spezifische Anwendungen zugeschnittene Lösungen entwickeln.
Innovation durch Zusammenarbeit vorantreiben
Durch unsere umfassenden Modellierungsbemühungen unterstützen wir die Entwicklung von Energiespeicherlösungen, die über das Labor hinausgehen. Indem wir Simulationstechniken mit praktischen Experimenten aus dem Labor kombinieren, gehen wir komplexe Herausforderungen an und liefern maßgeschneiderte Erkenntnisse. Wir sind auch offen für Auftragsforschungskooperationen, bei denen wir unser Fachwissen im Bereich Modellierung und Simulation anbieten. Ganz gleich, ob es um die Lösung einer bestimmten technischen Herausforderung oder um die gemeinsame Erforschung neuer Ideen geht, wir bringen unser Fachwissen ein, um (Industrie-)Partner bei der Erreichung ihrer Ziele zu unterstützen.
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Letzte Änderung: 09.02.2025