Ein thermodynamischer Ansatz wird verwendet, um neue Erkenntnisse über den Reaktionsmechanismus und die Zusammenhänge zwischen elektrochemischen und thermodynamischen Eigenschaften der Konversionselektroden im Materialsystem Li-Co-O zu erlangen. Hierfür wurden thermodynamische Modellierungen mit der CALPHAD-Methode und Messungen der thermodynamischen und elektrochemischen Eigenschaften der Elektrodenmaterialien verwendet. A thermodynamic approach is used to gain new insights into reaction mechanism and correlations between electrochemical and thermodynamic properties of conversion...

The main objective of this work is to significantly deepen the understanding of the material and the structural behaviour of continuous-discontinuous SMC composites, following a holistic approach to investigate microscopic aspects, macroscopic mechanical behaviour as well as failure evolution at the coupon, structure and component level. In addition, criteria to evaluate the effect of hybridisation are introduced and modelling approaches are presented and discussed.

In der Ingenieursarbeit ist die Optimierung der Mikrostruktur eines Werkstoffs, von mechanisch belastete Bauteile und durch- und umströmte Bauteile wichtig. Das Verständnis des Verhaltens von Strömungen in geologischen Strukturen dient der optimale Auslegung von geothermischen Kraftwerken. In dieser Arbeit werden Methoden aus Kontinuumsmechanik, Strömungsmechanik und der Phasenfeldmethode für die Optimierung solcher Prozesse vorgestellt und Beispiele für Optimierungen gezeigt. In engineering work, the optimization of the microstructure of a material, of mechanically loaded components...

Die Arbeit untersucht neutronenbestrahlten EUROFER97 mittels der registrierenden Härtemessung bei hohen Temperaturen. Zunächst wird für die eigens entwickelte Protottypenanlage Karlsruher Hochtemperatur-Indenter eine Prüfvorschrift definiert. Damit ist die Qualität der ermittelten Härtewerte bei hohen Temperaturen vergleichbar mit der von kommerziellen Anlagen bei Raumtemperatur. Die Ergebnisse tragen zu einem besseren Verständnis von Strukturmaterialien in zukünftigen Fusionsreaktoren bei. The present work investigates neutron-irradiated EUROFER97 by high-temperature indentation....

Most storage materials exhibit phase changes, which cause stresses and, thus, lead to damage of the electrode particles. In this work, a phase-field model for the cathode material NaxFePO4 of Na-ion batteries is studied to understand phase changes and stress evolution. Furthermore, we study the particle size and SOC dependent miscibility gap of the nanoscale insertion materials. Finally, we introduce the nonlocal species concentration theory, and show how the nonlocality influences the results.

Die Hochtemperatur-Brennstoffzelle (SOFC) als Strom- und Wärmeproduzent der Zukunft stellt eine wichtige Schlüsseltechnologie für eine klimafreundliche Energieversorgung dar. Vorrangige Entwicklungsziele sind die Verbesserung der Lebensdauer und die Verringerung der Kosten der SOFC-Komponenten. In dieser Arbeit werden mikrostrukturelle Veränderungen, die während der Zellherstellung und im Betrieb (Alterungsverlauf) auftreten, durch den Einsatz mehrskaliger Untersuchungsmethoden identifiziert. The solid oxide fuel cell (SOFC) as electricity and heat producer of the future represents a key...

Solid state batteries with a lithium metal electrode are considered the next generation of high energy battery technology. Unfortunately, lithium metal is prone to harmful protrusion or dendrite growth which causes dangerous cell failure. Within this work the problem of protrusion growth is tackled by deriving a novel electro-chemo-mechanical theory tailored for binary solid state batteries which is then used to discuss the impact of mechanics on interface stability by numerical studies.

Ferritisch-martensitische Stähle sind etablierte Strukturmaterialien für den Hochtemperatureinsatz. Charakteristisch ist jedoch die kontinuierliche Abnahme der Festigkeit unter zyklischer Belastung. Auf Basis einer umfassenden mechanischen Charakterisierung des Materials wurde ein gekoppeltes, viskoplastisches Materialmodell entwickelt, dass die zyklische Entfestigung und Lebensdauer ferritisch-martensitischer Stähle unter kombinierter Kriech- und Ermüdungsbelastung beschreiben kann. Ferritic-martensitic steels are established structural materials for high-temperature applications....

In dieser Arbeit wird der Einfluss der Kompaktierung von LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2- und Graphit-basierten Elektroden in einem weiten Porositätsbereich vom unverdichteten Zustand bis Porositäten < 20% elektrochemisch bei Stromraten zwischen C/20 und 5C charakterisiert. Aus den ermittelten Kapazitäten werden u.a. gravimetrische und volumetrische Betrachtungen in Ragone-Plots dargestellt und mit den Erkenntnissen der Mikrostrukturanalyse korreliert. In this work, the influence of compaction of LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 and graphite-based electrodes is characterized electrochemically at current rates...

Recent studies of deformation mechanisms of metals and alloys pioneer the better investigation of the friction and wear behavior of materials with well-defined initial microstructures. Within this scope, in this work, the effect of sub-surface deformations on the resulting friction and wear behavior has been searched by means of a systematic experimental study on Au-Ni metallic multilayer model alloy system.