Modellierung von Lithium-Ionen-Zellen

Worum geht's

In diesem Modul lernst Du, wie Lithium‑Ionen‑Zellen auf Basis ihrer physikalisch‑chemischen Grundlagen mit numerischen Methoden modelliert werden. Du baust Teilmodelle in COMSOL Multiphysics und verknüpfst sie mit Matlab, um ein umfassendes Zellmodell zu erstellen und mit Messdaten zu validieren.

Was du danach kannst

wesentliche Prozesse in elektrochemischen Systemen benennen und Größenskalen abschätzen
partielle Differentialgleichungen lösen und Grundzüge der FEM anwenden
makroskopische Zellmodelle durch Kopplung von Submodellen aufbauen
Bedienung von COMSOL Multiphysics
Nutzung von Matlab zur Steuerung und Auswertung von COMSOL-Modellen
Simulationsergebnisse im Kontext von Messdaten analysieren und bewerten

Aus was das Modul besteht

KurzvorlesungVermittlung vertiefender Grundlagen (Elektrochemie, Massentransport, Wärmetransport, mathematische Methoden)
Praktikum (einwöchig)Aufbau, Lösung und Interpretation von Teilmodellen unter Betreuung; Zusammenführung zu einem Zellmodell

Lehrmethode

Frontalunterricht (Skript & Folien)Vermittlung der theoretischen Grundlagen während des Semesters
Betreutes praktisches Arbeiten am PCEigenständige Anwendung des Gelernten zur Lösung der Aufgaben der Praktikumswoche
Diskussionen in der Gruppe und individuellFörderung von Transferdenken und alternativen Lösungsansätzen
Grafische und schriftliche AufgabenbearbeitungVerbesserung der Darstellungsfähigkeit

Solltest du schon können

EI70810 Batteriespeicher (empfohlen)empfohlen
Kenntnisse der Elektrochemie oder FEM (hilfreich)empfohlen

Prüfung

Praktikummündliche Prüfung

Die Prüfungsleistung besteht aus den Praktikumsaufgaben (80 %) und einer mündlichen Prüfung am Ende der Praktikumswoche (20 %). Die Praktikumsaufgaben werden während der einwöchigen Praktikumsphase einzel- oder zu zweit bearbeitet; Bewertung umfasst Rechen‑/Modellierungsergebnisse sowie Engagement. Die mündliche Prüfung dauert etwa 15–20 Minuten pro Studierendem und prüft Aufbau von Modellen, theoretische Grundlagen und Transferfähigkeit.

Literatur

John Newman - Electrochemical Systems
Karen Thomas-Alyea - Electrochemical Systems
Peter Atkins - Physical Chemistry
Julio de Paula - Physical Chemistry
Vladimir S. Bagotsky - Fundamentals of Electrochemistry

Termine

VorlesungPraktikum Modellierung von Lithium-Ionen-Zellen

Do.13:15–14:45
2026, Karlstraße-Seminarraum (2906.02.026)
14× · 15.10.–04.02.
- 15.10.
- 22.10.
- 29.10.
- 05.11.
- 12.11.
- 19.11.
- 26.11.
- 10.12.
- 17.12.
- 07.01.
- 14.01.
- 21.01.
- 28.01.
- 04.02.

PraktikumPraktikum Modellierung von Lithium-Ionen-Zellen5 Gruppen zur Wahl

ADi.08:30–17:30Externer Ort (siehe Anmerkung)einmalig am 09.03.
BDo.08:30–17:30
Externer Ort (siehe Anmerkung)
2× · 04.03.–11.03.
- 04.03.
- 11.03.
CFr.08:30–17:30Externer Ort (siehe Anmerkung)einmalig am 05.03.
DMi.08:30–17:30
Externer Ort (siehe Anmerkung)
2× · 03.03.–10.03.
- 03.03.
- 10.03.
EMo.08:30–17:30Externer Ort (siehe Anmerkung)einmalig am 08.03.

Aus dem laufenden Semester, unverbindlich. Von mehreren Gruppen besucht man eine; der Stundenplan schlägt automatisch die mit den wenigsten Überschneidungen vor.

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