Kurset består af en kombination af forelæsninger, gruppearbejde,
beregningsmæssige øvelser og laboratorieøvelser.
De studerende vil lære de grundlæggende principper for
elektrokemisk energilagring og vil blive i stand til at beskrive de
vigtigste komponenter og reaktionsmekanismer i batterier. De vil
kunne modellere, analysere og forstå elektrokemiske egenskaber og
degraderingsmekanismer for forskellige typer batterier under
forskellige driftsbetingelser. En forståelse af kritiske aspekter
ved udvælgelse af aktive materialer og komponenter til
battericeller vil blive opnået. De studerende vil kende fordele og
ulemper ved batterier, sammenlignet med andre
energilagringsteknologier, ved forskellige anvendelser inden for
energilagring.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Beskrive de fundamentale egenskaber af et batteri
Forklare ligheder og forskelle mellem forskellige batterityper
og batterikemier
Forklare mekanismer og egenskaber af de enkelte
batterikomponenter
Forstå de kritiske parametre ved udvælgelse af
batterimaterialer
Vurdere kritiske parametre i driftsbetingelser
Analysere elektrokemiske data for batterier
Beregne energieffektivitet
Forklare mulige degraderingsmekanismer og deres indflydelse på
batteriegenskaber
Beskrive fordele og ulemper ved anvendelse af forskellige
batterityper sammenlignet med andre energilagringsmetoder
Anvende computersimuleringer til beskrivelse af
batterimaterialer og processer
Kursusindhold:
Principper for forskellige batterityper og batterikemier. Metoder
til en teoretisk beskrivelse af fundamentelle egenskaber af
battericelle og batterimaterialer. Materialekrav og begrænsninger
for de enkelte komponenter, dvs. elektrolyt, anode- og
katodematerialer. Udfordringer i forbindelse med battericeller med
hensyn til materialer og grænseflader i en strukturel og kemisk
kontekst. Karakterisering og beskrivelse af ændringer i celler ved
bl.a. elektrokemisk impedansspektroskopi og cyklisk voltammetri.
Strukturel og mikrostrukturel beskrivelse af batterimaterialer.
Beskrivelse og studier af degraderingsmekanismer i state-of-the-art
lithium-ion og lithiumluftbatterier. Diskussioner om fremtidens
elektrokemiske energilagringsløsninger.
Bemærkninger:
I løbet af kurset vil de studerende udføre praktiske øvelser,
herunder samling af lithium-ion- eller lithiumluftbatterier. Disse
vil blive karakteriseret f.eks. ved impedansspektroskopi, og
effekten af lade-/afladestrøm på overpotentialer og kapacitet vil
blive undersøgt.
De studerende vil også foretage beregninger og modellering ved DFT
metoder (density functional theory) af overpotentialer i
lithium-luft og/eller iontransport i
lithium-ionbatterimaterialer.
Mulighed for GRØN DYST deltagelse:
Dette kursus giver den studerende en mulighed for at lave eller
forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om
bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på
http://www.groendyst.dtu.dk
