PhD Position – Physics-Based Battery Modelling, Parameterisation...

Am Institut für Energietechnologien – Grundlagen der Elektrochemie (IET-1) führen wir Forschung zu hochaktuellen Themen im Zusammenhang mit dem Energiewandel und dem Strukturwandel durch. Beispielsweise arbeiten wir an der Batterie der Zukunft und erforschen neuartige Batteriekonzepte. Ein weiteres spannendes Projekt, an dem wir arbeiten, ist, wie man das Treibhausgas Kohlendioxid (CO₂) von einem Klimakiller in einen Rohstoff der Zukunft umwandeln kann. Das Ziel unserer Forschungs- und Entwicklungsarbeit ist es, kosteneffiziente Batterien, Brennstoffzellen und Elektrolyseure mit verbesserter Energie- und Leistungsdichte, längerer Lebensdauer und maximaler Sicherheit zu entwickeln! Die Wasserstoffproduktion auf Basis erneuerbarer Energiequellen unter Verwendung von Hoch- und Niedertemperaturelektrolyse wird für uns zunehmend wichtig.

Ihr Job

Sie werden physikbasierte Batteriemodelle entwickeln, parametrisieren und validieren, wobei der Schwerpunkt zunächst auf Testzellen liegt, die unter kontrollierten Laborbedingungen untersucht werden. Ihre Arbeit wird verschiedene Arten von experimentellen Daten kombinieren, um zuverlässige Methoden zur Identifizierung physikalisch sinnvoller Modellparameter und zur Bewertung der Modellgenauigkeit unter dynamischen Betriebsbedingungen zu etablieren. In einer späteren Phase werden die entwickelten Ansätze auch anhand verfügbarer Betriebsdaten von Elektrofahrzeugen bewertet.

Ihre Aufgaben umfassen:

• Weiterentwicklung physikbasierter elektrochemischer Batteriemodelle für dynamische Lade- und Entladeanwendungen, einschließlich impedanzfähiger und multipartikularer Modellstrukturen
• Entwicklung systematischer Parametrisierungsverfahren durch Kombination von Zeitbereichsmessungen mit Frequenzbereichsdaten aus der elektrochemischen Impedanzspektroskopie
• Durchführung von Labor-Batteriemessungen mit Batterietestgeräten, einschließlich Montage und Anschluss von Testzellen mit den erforderlichen Laborwerkzeugen
• Anwendung von Parameterschätzungs- und Optimierungsmethoden, unterstützt durch Sensitivitäts- und Identifizierbarkeitsanalysen
• Parametrisierung und Validierung von Batteriemodellen anhand von Testzellmessungen und Quantifizierung ihrer Genauigkeit unter verschiedenen Betriebsbedingungen und dynamischen Lastprofilen
• Verarbeitung und Analyse experimenteller und zeitlicher Daten sowie Untersuchung der Übertragbarkeit laborbasierter Parametrisierungsverfahren auf verfügbare Betriebsdaten von Elektrofahrzeugen
• Dokumentation und Veröffentlichung der wissenschaftlichen Ergebnisse sowie Präsentation bei Projektbesprechungen und Konferenzen
• Enge Zusammenarbeit mit Forschern, die an Batterieexperimenten, Batteriealterung und modellbasierten Ladestrategien arbeiten

Ihr Profil

• Ein Masterabschluss in Elektrotechnik, Maschinenbau, Chemieingenieurwesen, Elektrochemie, Physik, angewandter Mathematik, Computational Engineering oder einem verwandten Fachgebiet
• Fundierte Kenntnisse in der numerischen Modellierung und physikbasierten Batteriemodellierung
• Erfahrung in der wissenschaftlichen Programmierung und numerischen Simulation mit MATLAB und/oder Python sowie in der Verarbeitung und Analyse experimenteller Daten
• Praktische Erfahrung mit Labor-Batterietestgeräten und mit der Montage und dem Anschluss von Testzellen ist ein Muss
• Erfahrung in der Parameterschätzung, mathematischen Optimierung, Sensitivitätsanalyse oder Identifizierbarkeitsanalyse ist sehr wünschenswert
• Kenntnisse in der elektrochemischen Impedanzspektroskopie und ein starkes Interesse an der Kombination physikalischer Modellierung mit experimentellen Messungen sind von Vorteil
• Starke analytische Fähigkeiten und eine strukturierte, selbstständige und lösungsorientierte Herangehensweise an wissenschaftliche Arbeiten, zusammen mit der Fähigkeit, effektiv in einem kollaborativen und internationalen Projektumfeld zu arbeiten
• Sehr gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift mit umfangreichem Wortschatz sind erforderlich (mindestens B2-Niveau gemäß dem Gemeinsamen Europäischen Referenzrahmen), idealerweise unterstützt durch ein Zertifikat, das das Sprachniveau bestätigt. Kenntnisse der deutschen Sprache sind nicht zwingend erforderlich, aber sicherlich von Vorteil.

Unsere Vorteile für Sie

• Team & Umfeld: Sie arbeiten in einem motivierten Team mit internationalem und interdisziplinärem Fokus – an einer der größten Forschungseinrichtungen in Europa
• Forschung & Infrastruktur: Sie haben Zugang zu hervorragenden wissenschaftlichen und technischen Einrichtungen für Ihre Arbeit
• Vernetzung & Austausch: Sie nehmen an (internationalen) Konferenzen und Projektbesprechungen teil und bauen aktiv Ihr wissenschaftliches Netzwerk auf
• Work-Life-Balance: Wir bieten flexible Arbeitszeiten, um Ihnen zu helfen, Ihr Berufs- und Privatleben in Einklang zu bringen. Sie haben auch die Möglichkeit, flexibel zu arbeiten (in Bezug auf den Standort), was in der Regel nach Rücksprache und im Einklang mit anstehenden Aufgaben und (vor Ort) Terminen möglich ist
• Jahresurlaub: Sie erhalten 30 Tage Jahresurlaub
• Wissen & Entwicklung: Ihre berufliche Entwicklung ist uns wichtig – wir unterstützen Sie gezielt und individuell, z.B. durch Schulungs- und Vernetzungsmöglichkeiten speziell für Doktoranden (JuDocS) und mit kontinuierlicher, fachlicher Begleitung durch Ihren akademischen Betreuer
• Gesundheit & Wohlbefinden: Ihre Gesundheit ist uns wichtig. Sie können sich auf ein umfassendes betriebliches Gesundheitsmanagementprogramm mit einer Vielzahl von Optionen freuen, darunter ein Beachvolleyballfeld, Laufgruppen, Yogakurse und vieles mehr. Darüber hinaus stehen Ihnen unser betrieblicher Gesundheitsdienst und ein erfahrenes Sozialberatungsteam vor Ort zur Verfügung.
• Faire Vergütung: Je nach Qualifikation und übertragenen Aufgaben werden Sie nach Entgeltgruppe 13 (75%) des TVöD-Bund eingestuft. Neben dem Grundgehalt gibt es einen zusätzlichen Jahresbonus gemäß dem Tarifvertrag in Höhe von 75% eines Monatsgehalts sowie vermögenswirksame Leistungen. Alle Informationen zum Tarifvertrag TVöD-Bund finden Sie auf der Website des BMI (Entgelttabelle auf Seite 66 ff. des PDF-Downloads)
• Befristet: Die Stelle ist auf 3 Jahre befristet
• Unterstützung für internationale Mitarbeiter: Unser International Advisory Service erleichtert internationalen Mitarbeitern den Einstieg

Wir begrüßen Bewerbungen von Menschen mit unterschiedlichen Hintergründen, z.B. in Bezug auf Alter, Geschlecht, Behinderung, sexuelle Orientierung / Identität sowie soziale, ethnische und religiöse Herkunft. Ein vielfältiges und inklusives Arbeitsumfeld mit Chancengleichheit, in dem jeder sein Potenzial entfalten kann, ist uns wichtig.