Das Ziel dieses Projekts ist es, die Forschungsgrenzen bei Aluminiumbatterien durch die Entwicklung eines Systems auf der Grundlage von nicht-korrosiven Elektrolyten und maßgeschneiderten Schnittstellen zu erweitern. Bisher ist ein unverzichtbarer Bestandteil von Elektrolyten auf Al-Basis AlCl₃, der eine sehr korrosive Umgebung bietet. Dies stellt ein ernsthaftes Hindernis für die Entwicklung von Al-Batterien im Hinblick auf Nachhaltigkeit, Sicherheit und Kosten dar. In diesem Projekt werden alternative Aluminiumsalze in Kombination mit tiefen eutektischen Lösungsmitteln erforscht. Auf der anderen Seite wird die Aluminiumoberfläche durch Oberflächenmodifikationen so angepasst, dass die Aluminiumbeschichtung und -abstreifung erleichtert wird.

Lebenslauf

Sonia Dsoke ist seit 2017 Gruppenleiterin für "Materialsynthese zur Energiespeicherung" am Institut für Angewandte Materialien - Energiespeichersysteme am KIT. Von 2012 bis 2016 war sie als Nachwuchs-Forschungsgruppenleiterin für die Entwicklung neuartiger Elektroden für Hydrid-Batterie-Superkondensatoren am ZSW-Ulm (Deutschland) tätig. Zuvor arbeitete sie als Forscherin an der Universität von Camerino (Italien), wo sie auch ihren Doktortitel (2005) erhielt. Ihre Hauptforschungsgebiete sind die Entwicklung neuartiger fortschrittlicher Funktionsmaterialien und Elektrolyte für Superkondensatoren, Lithium- und Post-Lithium-Ionen-Batterien. Sonia Dsoke wurde mit dem Brigitte-Schlieben-Lange-Programm-Stipendium (2017-2019, Ministerium für Wissenschaft und Kultur, Baden-Württemberg) und einem Nachwuchsgruppen-Stipendium (2012-2016, Bundesministerium für Bildung und Forschung, BMBF) im Rahmen der "Initiative Energiespeicherung" geehrt.

Das Verständnis und die Verbesserung von Anodenmaterialien auf Kohlenstoffbasis ist für die Lithium- und insbesondere die Post-Lithium-Ionen-Technologie von großer Bedeutung.
Vor allem der Speichermechanismus von Alkalimetallen in nichtgraphitischen Kohlen, die aus Bioabfällen gewonnen werden können und z.B. in Natriumionenbatterien verwendet werden, wird noch weitgehend diskutiert.
Zur Aufklärung der zugrunde liegenden Prozesse wird der Speichermechanismus von Li, K und Na in verschiedenen Arten von kohlenstoffbasierten Modellsystemen mit atomistischen Simulationsmethoden untersucht.

Lebenslauf

• 04/2016 - present Research Scientist, Helmholtz Institute Ulm, Germany
• 09/2015 - 04/2016 Research Scientist, Ulm University, Germany
• 11/2012 - 09/2015 Research Scientist, Vienna Univeristy of Technology, Austria
• 11/2007 - 11/2012 Research Scientist, Stuttgart University, Germany

• Forschungsschwerpunkte: Catalysis, energy storage, thermoelectrics, thin lms, complex metallic alloys, lattice dynamics, ab initio and molecular dynamics simulations, neutron scattering

• Promotion: 11/2011 Dr. rer. nat. (PhD) in physics, Universität Stuttgart. Advisors: Prof. Dr. H. -R. Trebin and Dr. M. de Boissieu. PhD thesis: Lattice Dynamics of Complex Metallic Alloys

Kalium-Ionen-Batterien (PIB oder KIB) basieren auf reichlich vorhandenen und billigen Materialien wie Kalium selbst, Eisen oder Mangan und können sich als ein interessantes und wirtschaftliches ergänzendes Energiespeichersystem zu Li-Ionen-Batterien qualifizieren, z.B. als Zwischenspeicher für intermittierende Energiequellen wie Wind oder Sonne. Im Gegensatz zu anderen Post-Li-Batteriesystemen kann KIB die gleichen Schlüsselkomponenten verwenden, die auch in Li-Ionen-Batterien verwendet werden, z.B. die gleiche Art von Graphitanode und Elektrolyt. Im Laufe der nächsten drei Jahre werden feste Polymerelektrolyte für dieses Batteriesystem erforscht, um sicherere Batterien herzustellen und eine längere Lebensdauer der Batterie im Vergleich zu den üblicherweise verwendeten flüssigen (und typischerweise brennbaren) Elektrolyten zu erreichen. Während dieses Projekts untersuchen wir, wie K-Ionen durch Polymerfolien transportiert werden, und untersuchen die Eigenschaften von reinen Kaliumbatterien.

Lebenslauf

• 09/2019 – present | Karlsruhe, DE Postdoc, KARLSRUHE INST. OF TECHNOLOGY (KIT)

  - Research Direction I: Development of Electrolytes and Study of the Electrode-Electrolyte Interfaces of potassium cells
  - Research Direction II: Recycling of spent Li-Ion Batteries

• 06/2017 – 08/2019 | Villigen, CH Postdoc, PAUL SCHERRER INSTITUT (PSI)

  - Industry project between PSI and Imerys Graphite & Carbon on the development and characterization of silicon-graphite electrodes
  - Responsible for service and maintenance of glovebox and potentiostats.

• Promotion: 10/2013 – 05/2017 | Uppsala, SE Doctor of Philosophy (Ph.D.), UPPSALA UNIVERSTIY, Studies on functional binders for lithium-ion and lithium-sulfur batteries and their impact on the formation of a stable electrode-electrolyte interface. 05/05/2017 | Uppsala, SE Thesis Defence: ”Polymers at the Electrode-Electrolyte Interface”

Multivalente Batteriekathodenmaterialien leiden stets unter einer trägen Kinetik und bieten daher eine geringe Kapazität. Im Projekt haben wir vorgeschlagen, die anionische Redox mit Multi-Elektronentransfer in den Kathodenmaterialien zu aktivieren, so dass die lokale Ladungskompensation leicht erreicht werden kann. Mit dem neuen Konzept sollen hochenergetische Mg- und Ca-Batteriekathoden mit schneller Kationendiffusion entwickelt werden.

Lebenslauf

• Forschungsschwerpunkte

      - Elektrochemie und multivalente wiederaufladbare Batterien
      - Hierarchisches Nanostrukturdesign für wiederaufladbare Batterien (z.B. Li+, Na+, Mg2+ & Ca2+).
      - Kontrollierte Synthese von Nanopartikeln und Struktur-Eigenschafts-Korrelationen.
     - Elektrolytsynthese und -entwicklung (hauptsächlich für mehrwertige Metallbatterien).

• Promotion

1. 09.2011-07.2016    Combined Master & Ph.D. program (supervised by Prof. Dr. Xiang Junhui)

                  College of Materials Science and Opto-Electronic Technology University of Chinese Academy of Sciences, Major: Materials Science

• Arbeitserfahrung

1. 06.2017 - till now     Postdoctoral Research Fellow (with Prof. Dr. Maximillian Fichtner),

                  Helmholtz Institute Ulm, Karlsruhe Institute of Technology

• Ehrungen

2016 Physics Guest Programme of the Excellence Initiative of the Federal and State Governments

2015 Heinz-Götze Memorial Fellowship Research Scholarship

2014 Chinese Government Scholarship awarded by CSC

Die Elektroden-Mikrostruktur hat einen hohen Einfluss auf die Leistung und das Abbauverhalten von Batteriesystemen. Die aktive Gestaltung der Mikrostruktureigenschaften solcher Elektroden ist ein Schlüsselpunkt zur Lösung zukünftiger Herausforderungen bezüglich Kapazität und Ratenfähigkeit in Post-Li-Batteriesystemen. In diesem Projekt entwickeln wir ein Rahmenwerk zur Modellierung der Bildung von hierarchisch strukturierten Elektroden. Simulationsstudien mit diesem Rahmenwerk werden ein realistisches Bild liefern, wie eine Morphologie von hierarchisch strukturierten Anoden gemäß den gegebenen Kriterien, die von den Partnerprojekten in der Forschungseinheit (RU) D des Exzellenzclusters identifiziert wurden, entworfen werden kann.

Lebenslauf

• 2/2018 – now Group leader, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Institute of Applied Materials – Computational Materials Science (IAM–CMS). Group: “Multiphysics Materials Modelling: Microstructure-Mechanics”
• 01/2017 – now Department manager, University of applied Science, Institute of Digital Materials Science (IDM).
• 12/2014 – 01/2018 Group leader, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Institute of Applied Materials – Computational Materials Science (IAM–CMS). Group: “Microstructure-Mechanics Relationships”

• Promotion: 09/2011 – 12/2016 PhD-Student, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Thesis: “Phasenfeldmodellierung mechanisch getriebener Grenzflächenbewegungen in mehrphasigen Systemen”.