Masterarbeit – Elektrochemische Analyse von Festkörperelektrolyten der Sulfidklasse für All-Solid-State-Batterieanwendungen

Forschungszentrum Jülich GmbH

Job Description

Forschung für eine Gesell­schaft im Wandel: Das ist unser Antrieb im For­schungs­zen­trum Jülich. Als Mitglied der Helmholtz-Gemein­schaft stellen wir uns großen gesell­schaft­lichen Heraus­forde­rungen unserer Zeit und erfor­schen Optionen für die digi­tali­sierte Gesell­schaft, ein klima­schonendes Energie­system und res­sour­cen­schüt­zendes Wirt­schaften. Arbeiten Sie gemein­sam mit rund 7.400 Kolleg:innen in einem der größten For­schungs­zen­tren Europas und gestalten Sie den Wandel mit uns!

Das Institute of Energy Technologies – Grundlagen der Elektro­chemie (IET-1) beschäftigt sich mit den wissen­schaft­lichen Grund­lagen der Entwicklung leistungs­starker und ressourcen­effizienter Materialien und Komponenten zur elektro­chemischen Energie­speicherung und Energie­wandlung. Ziel der Forschungs- und Entwicklungs­arbeiten sind kosten­günstige Batterien, Brennstoff­zellen und Elektrolyseure mit verbesserter Energie- und Leistungs­dichte, längerer Lebens­dauer und maximaler Sicherheit! Diese Schlüssel­technologien tragen dazu bei, die Energie­wende und den Struktur­wandel im Rheinischen Revier voran­zutreiben. Nähere Infos zu unseren spannenden Projekten finden Sie unter go.fzj.de/iet-1.

Wir bieten Ihnen eine spannende

Masterarbeit – Elektrochemische Analyse von Festkörper­elektrolyten der Sulfidklasse für All-Solid-State-Batterieanwendungen


Die Anwendung von elektrochemischen Speichern, wie Li-Ionen-Batterien (LIB), reicht von kleinen tragbaren elektronischen Geräten bis hin zu großen Elektro­fahrzeugen und stationären Energie­speichern für erneuer­bare Energien. Die Verwendung von organischen Flüssig­elektrolyten in LIBs wirft jedoch Sicherheits­bedenken auf, wie z. B. Brand­gefahr. Festkörper­batterien sind aufgrund ihrer inhärenten Sicher­heit, hohen Energie­dichte und langen Lebens­dauer eine der viel­versprechendsten Energie­speicher­technologien der nächsten Generation. Das Herzstück einer Festkörper­batterie ist der feste Elektrolyt, der den entflamm­baren flüssigen Elektrolyten der herkömm­lichen Li-Ionen-Batterien ersetzt.

Mit dem Ziel, die Li-Ionen-Leitfähig­keit von Li6PS5Cl (LPSCl) zu optimieren, werden in diesem Projekt Hoch­durchsatz­technologien eingesetzt, um neue Ansätze für die Synthese von LPSCl-Festkörper­elektrolyten für den Einsatz in Festkörper-Li-Batterien zu erforschen und zu entwickeln. Es werden verschiedene Synthese­bedingungen verwendet, einschließlich des Einsatzes von Hoch­durchsatz­methoden, um Fest­elektrolyte mit speziellen Mikro­strukturen und Morphologien herzu­stellen. Darüber hinaus werden die physikalischen und elektro­chemischen Eigen­schaften der hergestellten Fest­elektrolyte im Hinblick auf ihre Phasen­reinheit, Ionen­leit­fähigkeit und Mikrostruktur experimentell charakterisiert. Ihre Aufgaben im Detail:

  • Synthese von LPSCl durch nasschemische Verfahren oder Hochenergie-Kugel­mahlen
  • Kristallisation von LPSCl bei Temperaturen zwischen 500 °C und 650 °C sowie unterschied­lichen atmosphärischen Bedingungen, um die anfängliche Optimierungs­temperatur zu erreichen
  • Verwendung von Hoch­durchsatz­methoden für detaillierte Studien zu den Auswirkungen von Verweil­temperaturen, Verweil­zeiten sowie Heiz- und Kühl­rampenraten auf die LPSCl-Kristallinität, Mikro­struktur und Ionen­leitfähigkeit
  • Charakterisierung von Material­eigenschaften und elektrochemischen Eigen­schaften mittels SEM-EDAX, XRD, Raman-Spektroskopie und elektrochemischer Impedanz­spektroskopie (EIS)
  • Herstellung einer Festkörper-Li-Batterie auf Basis des entwickelten LPSCl-Fest­elektrolyten für elektrochemische Tests

  • Abgeschlossenes Bachelor­studium der Chemie, Physik oder eines verwandten Fach­bereichs
  • Grundlagenkenntnisse in der Elektro­chemie und Kristallografie
  • Kenntnisse und Erfahrung in der Elektro­chemie oder Festkörper­elektrochemie
  • Interesse an interdisziplinären Forschungs­projekten und die Fähig­keit, kooperativ zu arbeiten
  • Fähigkeit, Eigeninitiative zu zeigen sowie selbst­ständig, strukturiert und organisiert zu arbeiten
  • Sehr gute Englisch­kenntnisse in Wort und Schrift

Wir arbeiten an hoch­aktuellen innovativen Themen und bieten Ihnen die Möglichkeit, den Wandel aktiv mitzu­gestalten! Wir bieten Ihnen:

  • Ein interessantes und gesellschaft­lich relevantes Thema für Ihre Abschluss­arbeit mit zukunfts­orientierter Themen­stellung
  • Ideale Rahmenbedingungen für Praxis­erfahrungen neben dem Studium
  • Interdisziplinäre Zusammen­arbeit an Projekten in einem inter­nationalen, engagierten und kollegialen Team
  • Eine exzellente wissenschaftliche Ausstattung und die neueste Technologie
  • Qualifizierte Betreuung durch wissen­schaft­liche Kolleg:innen
  • Eigenverantwortliche Vorbereitung und Durch­führung der über­tragenen Aufgaben
  • Flexible Arbeitszeitgestaltung sowie eine angemessene Vergütung
  • Einen großen Forschungscampus im Grünen, der beste Möglich­keiten zur Vernetzung mit Kolleg:innen sowie zum sport­lichen Ausgleich neben der Arbeit bietet
  • Die Möglichkeit zum (orts-)flexiblen Arbeiten, z. B. im Homeoffice

Neben spannenden Aufgaben und einem kollegialen Miteinander bieten wir Ihnen noch viel mehr: go.fzj.de/Benefits.

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