Gennem en kombination af forelæsninger, gruppearbejde, beregningsmæssige øvelser og laboratorieøvelser vil de studerende lære om 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. 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 for 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
• Forstå principperne vedrørende sikkerhed i laboratorier

Principper for forskellige batterityper og batterikemier. Metoder til en teoretisk beskrivelse af fundamentelle egenskaber af battericeller 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 lithium-luftbatterier. Diskussioner om fremtidens elektrokemiske energilagringsløsninger. I løbet af kurset vil de studerende udføre praktiske øvelser, herunder samling af genopladelige batterier. Disse vil blive karakteriseret fx 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. I kurset anvendes alene undervisningsmateriale - lærebøger, opgaver, artikler m.v.- som er gratis tilgængelig for den studerende via fx www, DTU Bibliotek, DTU Inside. 24. juni, 2020