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Ausschreibender Bereich: IEK-1 - Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren
Kennziffer: 2018-377

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Das Institut für Energie- und Klimaforschung - Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren (IEK-1) bietet eine dynamische und internationale Arbeitsumgebung. Wir entwickeln Materialien und Komponenten für fortschrittliche Energiewandler und Hochleistungsspeicher (insbesondere oxidkeramische Brennstoffzellen, Festkörper-Batterien, Wärmedämmschichten für Gasturbinen und Gastrennmembranen). Den Schwerpunkt bilden anorganische Materialien, die als Funktionsschichten aus Pulvern oder über die Gasphase prozessiert werden. Unsere Arbeit beinhaltet die schnelle Übertragung der wissenschaftlichen Resultate und der entwickelten Technologien in die Industrie.

Verstärken Sie diesen Bereich zum nächstmöglichen Zeitpunkt als

Doktorand (w/m) mit dem Fokus keramische Separatoren für Na-Batterien

Ihre Aufgaben:

Batterien für Anwendungen im Automobil und in der stationären Energiespeicherung werden in der Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Wesentlicher Schwerpunkt der Forschung und Entwicklung ist, die Energiedichte und die Betriebssicherheit der Batterien zu erhöhen.

Vorteile von Hochtemperatur-Natriumbatterien sind eine hohe Effizienz und Lebensdauer, niedrige Kosten und hohe Versorgungssicherheit der Ausgangsmaterialien. Die größten Herausforderungen für einen wirtschaftlichen Einsatz resultieren jedoch aus den relativ hohen Betriebstemperaturen um 300°C, welche sowohl für die Abdichtung des Gehäuses problematisch sind als auch hohe thermische Verluste verursachen. Eine Weiterentwicklung stellt daher das Na-Mitteltemperatur-Batteriesystem dar, welches bei 100°C arbeitet und daher für den Einsatz als kleiner und mittlerer stationärer Energiespeicher prädestiniert ist. Hierfür müssen aber sowohl eine hohe Effizienz und Sicherheit, als auch niedrigen Kosten erreicht werden.

Im Rahmen der Doktorarbeit soll daher ein keramischer Separator entwickelt, hergestellt und optimiert werden, welcher eine hohe Ionenleitfähigkeit bei niedrigen Temperaturen aufweist, aus vornehmlich günstigen Ausgangsrohstoffe besteht und mit skalierbaren Herstellungsverfahren industriell produzierbar ist. Ziel ist es, die Einsatzfähigkeit der Na-Mitteltemperatur-Batterie für die stationäre Anwendung zu demonstrieren und erste skalierte Systeme aufzubauen.

Ihre Aufgaben umfassen dabei im Wesentlichen die

  • Synthese und Optimierung des keramischen Na-Ionenleiters (NaSICON – Struktur, z.B. Na3Zr2(SiO4)2(PO4) u.ä.) mittels verschiedener Verfahren
  • Herstellung der keramischen Separatormembran aus diesen Materialien unter Verwendung modernster, industriell etablierter Herstellverfahren (z. B. Folienguss, Siebdruck,…) sowie Skalierung auf die nötige Größe für den Aufbau eines Demonstrators
  • Untersuchungen der Performance und Lebensdauer im Demonstrator-Betrieb sowie Optimierung der Membran anhand der erzielten Ergebnisse (in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern)
  • Anwendung eines breiten Spektrums an Analysemethoden wie Röntgendiffraktometrie, Licht- und Elektronenmikroskopie (SEM), Sekundär Ionen Massen Spektroskopie (SIMS), Optische Emissions-Spektroskopie (OES) und Elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS) zur Charakterisierung der Pulver und Membranen (im Team und eigenständig)


Ihr Profil:

  • Erfolgreich abgeschlossenes wissenschaftliches Hochschulstudium im Bereich der Ingenieurwissenschaften, Physik oder Chemie
  • Gute Kenntnisse im Bereich Festkörperchemie
  • Erfahrung im Bereich Präparation/ Herstellung/ Herstellverfahren von anorganischen Materialien
  • Kenntnisse im Bereich Elektrochemie sind von Vorteil
  • Fließende Englischkenntnisse in Wort und Schrift
  • Ein hohes Maß an Teamfähigkeit und Flexibilität sowie die Bereitschaft zu großem Engagement


Unser Angebot:

  • Sie können im Rahmen der Doktorarbeit industrierelevante Kenntnisse über den kompletten Herstellungsprozess von zukünftigen Batteriesystemen sammeln – von der Pulversynthese bis hin zur Charakterisierung der fertigen Zellen
  • Spannendes Arbeitsumfeld auf einem attraktiven Forschungscampus mit sehr guter Infrastruktur, mitten im Städtedreieck Köln-Düsseldorf-Aachen gelegen
  • Die Arbeiten werden in einem starken, motivierten Team in einer der größten und bestausgestatteten Forschungseinrichtungen in Europa durchgeführt
  • Mitwirkung in einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung / von der Helmholtz -Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren e.V. geförderten Konsortium aus Universitäten und weiteren nationalen Forschungseinrichtungen
  • Möglichkeit, an Projekttreffen teilzunehmen und Ihre Ergebnisse zu präsentieren
  • Vielfältige Möglichkeiten zur Teilnahme an internationalen Tagungen und zum Training von Schlüsselkompetenzen (Graduiertenschule)
  • Vielfältige Angebote zur Vereinbarkeit von Beruf und Familie
  • Eine zunächst auf 3 Jahre befristete Stelle
  • Vergütung analog der Entgeltgruppe 13 (50 %) des Tarifvertrags des öffentlichen Dienstes (TVöD-Bund). Eine über die Grundvergütung hinausgehende Vergütung ist unter bestimmten Bedingungen möglich.


Das Forschungszentrum Jülich möchte mehr Mitarbeiterinnen in diesem Bereich beschäftigen. Wir sind daher an der Bewerbung von Frauen besonders interessiert.

Bewerbungen schwerbehinderter Menschen sind uns willkommen.

Zusatzinformationen

Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung bis zum 12.12.2018 über unser Online-Bewerbungsportal online.

Fragen zur Ausschreibung?
Kontaktieren Sie uns gerne unter Angabe der Kennziffer 2018-377: karriere@fz-juelich.de
Bitte beachten Sie, dass aus technischen Gründen keine Bewerbungen per E-Mail angenommen werden können.