Benjamin Hauck, M. Sc.

Benjamin Hauck, M. Sc.

  • Institut für Angewandte Materialien - Elektrochemische Technologien (IAM-ET)
    Adenauerring 20b
    Gebäude 50.40
    D-76131 Karlsruhe 

Werdegang

  • Seit Juli 2019: Wissenschaftlicher Mitarbeiter am IAM-ET
  • Nov. 2015 – Mai 2019: Masterstudium Elektrotechnik und Informationstechnik (M.Sc.), KIT – Abschlussarbeit IAM-ET: „Verhaltensmodellierung des Anodenpotentials während eines Ladevorgangs von Lithium-Ionen-Batterien“ (Betreuende Professorin: Prof. Ivers-Tiffée)
  • Okt. 2012 – Nov. 2015: Bachelorstudium Physik (B.Sc.), KIT

Forschung: Impedanzbasierte Spannungsprädiktion von Lithium-Ionen-Batterien

Motivation

  • Steigende Anforderungen an die Energiedichte von Lithium-Ionen-Zellen (höhere Reichweiten von Elektrofahrzeugen)
  • Steigende Anforderungen an die Leistungsdichte von Lithium-Ionen-Zellen (mehr Leistung für Power-Tools)
  • Modellierung der Zellspannung von Lithium-Ionen-Batterien mit dem Ziel der Steigerung von Energie- und Leistungsdichte 

Messtechnische Charakterisierung von Lithium-Ionen-Batterien

Abb. 2: Batterie-Messstand bestehend aus Messrechner, Messgeräten und Klimakammern.

  • Charakterisierung von Experimentalzellen und kommerziellen Zellen mittels vollautomatisierter Messskripte
  • Aufbau von state-of-the-art Batteriemessständen bestehend aus Messgeräten und Klimakammern
  • Gleichstrommessungen an Lithium-Ionen-Batterien (Formierung, Zyklierung, C-Raten Tests, …)
  • Wechselstrommessungen an Lithium-Ionen-Batterien (Impedanzspektroskopie)
  • Distribution of Relaxation Times (DRT) Analyse zur detaillierten Untersuchung von Impedanzspektren
  • Enwicklung vollautomatisierter Auswerteskripte zur Analyse der Messdaten
  • Ziel: Parametrierung von Batteriemodellen (Beispiel: Bestimmung des Ladungstransferwiderstands mittels Impedanzspektroskopie)

Modellierung von Lithium-Ionen-Batterien

Abb. 3: Kettenleitermodell einer Kathode bestehend aus dem elektronischen Pfad X1, dem Koppelpfad ξ und dem ionischem Pfad X2.

  • Entwicklung semi-physikalischer Modelle mit hoher Übereinstimmung zwischen Messdaten und simulierten Daten sowie kurzen Rechenzeiten
  • Modellierung basierend auf elektrischen Ersatzschaltbildelementen sowie Kettenleitermodellen
  • Verwendung von physikalischen Parametern (Leitfähigkeiten , Diffusionskonstanten, …) sowie Mikrostrukturdaten der Elektroden
  • Durchführung manueller und vollautomatisierter Parameterstudien zur Überprüfung der Sensitivität der einzelnen Batterieparameter
  • Ziel: Individuelles Zelldesign je nach Anwendungsfeld (Beispiele: Elektrofahrzeug – Hohe Energiedichte, Power Tools – Hohe Leistungsdichte)
Ausgeschriebene HiWi-Stellen
Titel

Veröffentlichungen und Tagungsbeiträge

  1. B. Hauck, M. Dippon, A. Weber, E. Ivers-Tiffée, "Model based parametrization of advanced fast charging procedures", ABAA 12 (Ulm), 06.10. - 09.10.2019 (Poster)
  2. B. Hauck, M. Dippon, A. Weber, E. Ivers-Tiffée, "Model based fast charging protocol for lithium-ion batteries", Batterieforum Deutschland (Berlin), 22.01. - 24.01.2020 (Poster)
  3. B. Hauck, M. Weiss, E. Ivers-Tiffée, "Physically based voltage prediction for lithium-ion-batteries using transmission line models", Kraftwerk Batterie | Advanced Battery Power (Online), 27.04. - 29.04.2021 (Poster)