Ausgangssituation

All-Solid-State-Batterien (ASSB) mit oxidischen Festkörperelektrolyten zählen zu den vielversprechendsten Technologien der nächsten Batteriegeneration. Besonders ihre hohe thermische Stabilität und die sicherheitsrelevanten Vorteile gegenüber polymerbasierten Systemen machen sie zum Fokus internationaler Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten. In dieser Arbeit soll das Konzept der anodenfreien Festkörperbatterie untersucht werden. Dabei kommen oxidische keramische Festelektrolyte zum Einsatz, auf deren Anodenseite eine Kupfermetallisierung aufgebracht wird. Das konforme Aufbringen dieser Kupferschicht auf die Keramikoberfläche ist entscheidend für den Aufbau von Lithiumablagerungen während des Ladeprozesses der Batterie.
Für die Herstellung der Kupfermetallisierung existieren verschiedene Verfahren. In dieser Arbeit wird ein lösungsbasiertes Verfahren auf Basis eines Kupferkomplexsalzes betrachtet. Dabei wird eine Schicht der Kupfersalzlösung auf die Oberfläche des keramischen Testsubstrats aufgebracht und anschließend thermisch nachbehandelt – entweder in einem Ofen oder mithilfe eines Nahinfrarot (NIR)-photonischen Prozesses, um die gewünschte Kupfernanopartikelschicht zu erzeugen.

Aufgabenstellung

Potenzielle Arbeitspakete

• Einarbeitung in das Themengebiet Festkörperbatterien mit Schwerpunkt auf oxidische Systeme
• Erstellung eines Versuchsaufbaus zur Beschichtung und Trocknung der auf keramische Substrate aufgebrachten Kupfersalzschichten sowie Durchführung des thermischen Zersetzungsprozesses im Ofen oder mittels Nahinfrarot-(NIR)-Prozess
• Durchführung einer Parameterstudie entlang der gesamten Prozesskette zur Erzielung einer optimalen Schichtqualität im Hinblick auf elektrische Leitfähigkeit und Mikrostruktur
• Charakterisierung der abgeschiedenen Kupferschichten auf keramischen Substraten (z. B. mikroskopisch, elektrisch, strukturell)
• Bewertung der Reproduzierbarkeit der Prozesskette (mehrere Wiederholungen, Prozessstabilität)
• Strukturierte Dokumentation der Ergebnisse in wissenschaftlicher Form

Vorkenntnisse

• Grundkenntnisse in Batterietechnologien (z. B. aus Vorlesungen oder Praktika)
• Interesse an angewandter Forschung und Technologieanalyse
• Kommunikationsfähigkeit
• Sicherer Umgang mit wissenschaftlicher Literatur und Internetrecherche
• Gewünscht, aber nicht zwingend erforderlich, sind Kenntnisse im Bereich der Oberflächenkontaktierung

(falls keine Vorkenntnisse vorhanden sind, ist eine themenspezifische Einarbeitung vor Beginn erforderlich)

Voraussetzungen

• Begeisterung für das Fachgebiet
• Hohe Motivation und Einsatzbereitschaft
• Strukturierte und eigenständige Arbeitsweise
• Arbeiten im Team
• Sehr gute Deutsch und Englischkenntnisse

Beginn

• Ab sofort und jederzeit möglich

Sonstiges

• Der Arbeitsumfang kann je nach Art der Arbeit (BA/PA/MA) angepasst werden

Bewerbung

• Bewerbung mit Lebenslauf und aktueller, vollständiger Notenübersicht bitte per E-Mail thomas.hanf@faps.fau.de oder koksiong.siah@faps.fau.de

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