Student/in Materialwissenschaften, Ingenieurwissenschaften, Chemie o. ä. (w/m/d)

Steigen Sie ein in die faszinierende Welt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), um mit Forschung und Innovation die Zukunft mitzugestalten! Mit dem Know-how und der Neugier unserer 11.000 Mitarbeitenden aus 100 Nationen sowie unserer einzigartigen Infrastruktur, bieten wir ein spannendes und inspirierendes Arbeitsumfeld. Gemeinsam entwickeln wir nachhaltige Technologien und tragen so zur Lösung globaler Herausforderungen bei. Möchten Sie diese große Zukunftsaufgabe mit uns zusammen angehen? Dann ist Ihr Platz bei uns!

Für unser Institut für Systemleichtbau in Braunschweig suchen wir eine/n

Herstellung und Charakterisierung strukturintegrierter Superkondensatoren

Das erwartet Sie:

Mobile elektrische Energiespeicher sind heutzutage allgegenwärtig und eine Schlüsseltechnologie für die Elektromobilität. Üblicherweise werden Batterien, Kondensatoren oder auch Superkondensatoren verwendet. Diese erfüllen neben ihrer eigentlichen Funktion der Energiespeicherung jedoch keine weiteren Funktionen.

Durch die Verwendung von strukturintegrierten Energiespeichern ergibt sich hingegen ein multifunktionales Bauteil, welches sowohl Energie speichern, als auch mechanische Kräfte übertragen kann. Das Gesamtsystem, bestehend aus Energiespeicher und Struktur, weist durch die Funktionsintegration weniger Einzelkomponenten auf, wodurch der Montageaufwand, das Volumen und das Gesamtgewicht reduziert werden kann. Die Forschungsarbeiten am Institut für Systemleichtbau des DLRs fokussiert sich derzeit auf Dünnschicht-Energiespeicher, die in Form von interlaminaren, selbsttragenden Funktionsschichten zwischen die Einzellagen eines Faserverbundwerkstoffs eingebracht werden. Diese Funktionsschichten verbinden sich chemisch mit dem Faserverbundwerkstoff, um so elektrische Energie zu speichern und mechanische Lasten zu übertragen. Der derzeitige Wissensstand beschränkt sich jedoch auf die Integration der Energiespeicher in ebene Bauteile.

Um das Anwendungsspektrum zu erweitern, soll in dieser Forschungsarbeit die Funktionsintegration hin zu geometrisch komplexen Systemen beleuchtet werden. Die Anforderungen ergeben sich aus einem Teilgebiet des Raumfahrtprojektes DEEP. Dort soll unter anderem ein Superkondensator als zylindrisches, lasttragendes Bauteil hergestellt werden. Die hierzu notwendige Wickelanlage wird zur Erarbeitung der Aufgabenstellung bereitgestellt. Es besteht jedoch die Notwendigkeit diese Anlage einzufahren, sowie weiter zu optimieren, um einen Superkondensator integrieren zu können. Weiterhin müssen die bestehenden Fertigungsprozesse von der Ebene hin zu einer geometrisch komplexen Struktur übertragen werden. Speziell die faltenfreie Kompaktierung des Verbundwerkstoffes stellt eine besondere Herausforderung dar. Die bisher eingesetzten Methoden können aufgrund ihrer ebenen Form kaum noch verwendet werden. Zur Generierung einer hohen elektrischen Leistungsdichte ist jedoch die Kompaktierung des Faserverbundwerkstoffes mit seinem integrierten Energiespeicher notwendig. Diese stellt sicher, dass die Elektroden des Energiespeichers einen geringen Abstand zueinander aufweisen, was einen direkten Zusammenhang zur Leistungsdichte bildet. Neben der Kompaktierung müssen weitere Besonderheiten zum Erreichen einer erfolgreichen Integration berücksichtigt werden. Diese umfassen die strukturkonforme sowie widerstandsreduzierte Kontaktierung der Energiespeicher wie auch die Ausrichtung der Elektroden um ein mechanisch belastbares Bauteil zu erhalten.

• Untersuchung spezieller Herstellungsparameter wie Temperatur, Feuchtegehalt, Housingkonzepte auf die Performance von Superkondensatoren
• weiterführende Arbeiten am Herstellungsprozess von gewickelten Superkondensatoren
• Untersuchung unterschiedlicher Materialien als Komponenten für den Superkondensator (Polymerelektrolyte, alternative ionische Elektrolyte)
• Bau von klein und full-scale Demonstratoren zur Validierung der Auslegungsberechnungen
• Zyklisierung von Kondensatoren zur Untersuchung von deren Langzeitverhalten
• mechanische Tests an Superkondensatoren zur Untersuchung von deren Verhalten im Crashfall
• Versuchsaufbau mit Batterie und Superkondensator zur Einschätzung der gegenseitigen Beeinflussung

• Arbeiten in einem Forschungsteam mit langjähriger Erfahrung im Bereich strukturintegrierter Energiespeicher
• eigens für die Thematik ausgestattetes Labor mit Zugang zu größeren Anlagen für die Fertigung von Faserverbundwerkstoffen
• engmaschige Betreuung der Arbeit
• Möglichkeit eigens entworfene Komponenten im LEO (Lower Earth Orbit) zu testen
• Möglichkeit der Weiterführung der Arbeit vom Praktikum bis hin zur Masterarbeit

Das erwarten wir von Ihnen:

Wünschenswerte Qualifikationen sind:

Unser Angebot:

Das DLR steht für Vielfalt, Wertschätzung und Gleichstellung aller Menschen. Wir fördern eigenverantwortliches Arbeiten und die individuelle Weiterentwicklung unserer Mitarbeitenden im persönlichen und beruflichen Umfeld. Dafür stehen Ihnen unsere zahlreichen Fort- und Weiterbildungsmöglichkeiten zur Verfügung. Chancengerechtigkeit ist uns ein besonderes Anliegen, wir möchten daher insbesondere den Anteil von Frauen in der Wissenschaft und Führung erhöhen. Bewerbungen schwerbehinderter Menschen bevorzugen wir bei fachlicher Eignung.

Weitere Angaben:

Eintrittsdatum: sofort
Dauer: variabel
Beschäftigungsgrad: Vollzeit (Teilzeit möglich)

Vergütung: bis Entgeltgruppe 5 TVöD

Kennziffer: 97513

Dr.-Ing. Sebastian Geier Institut für Systemleichtbau
Tel.: 0531 295 2355