Kursplan fastställd 2023-04-19 av programansvarig (eller motsvarande).
Kursöversikt
- Engelskt namnStructural batteries: Design, manufacturing and characterisation
- KurskodTRA350
- Omfattning15 Högskolepoäng
- ÄgareTRACKS
- UtbildningsnivåAvancerad nivå
- InstitutionTRACKS
- BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd
Kurstillfälle 1
- Undervisningsspråk Engelska
- Anmälningskod 97195
- Sökbar för utbytesstudenterJa
Poängfördelning
Modul | LP1 | LP2 | LP3 | LP4 | Sommar | Ej LP | Tentamensdatum |
---|---|---|---|---|---|---|---|
0123 Projekt 15 hp Betygsskala: TH | 7,5 hp | 7,5 hp |
I program
- MPAEM - MATERIALTEKNIK, MASTERPROGRAM, Årskurs 2 (valbar)
- MPAME - TILLÄMPAD MEKANIK, MASTERPROGRAM, Årskurs 2 (valbar)
- TRACKS - TRACKS initiative, Årskurs 1 (valbar)
Examinator
- Leif Asp
- Professor, Material- och beräkningsmekanik, Industri- och materialvetenskap
Behörighet
Grundläggande behörighet för avancerad nivåSökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.
Särskild behörighet
Engelska 6Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.
Kursspecifika förkunskaper
Förutom de allmänna förkunskapskraven för att studera på avancerad nivå på Chalmers, måste studenten säkerställa att nödvändiga kompetenser innehas eller inhämtas under kursens gång. Examinator formulerar och kontrollerar dessa kompetenser.Studenten kan bara bli antagen efter överenskommelse med examinator.
Inom gruppen krävs nedanstående förkunskaper. (Varje enskild student ska uppfylla minst ett av förkunskapskraven.)
- Hållfasthetslära inklusive: Spänningar och deformationer, strukturmekanik, elasticitetsteori i 3D, Elasticitetsgräns och huvudspänningar.
- Finita elementmetoden eller numerisk lösning av partiella differentialekvationer, programmering
- Termodynamik, värmeöverföring eller värmeteknik
- Tekniska material
- Materialvetenskap, inklusive karakteriseringmetoder
- Kemi, inklusive: Fysikalisk kemi, polymerkemi och fysik, oorganisk
- kemi, polymerteknik, elektrokemi
- Elkraftteknik, inklusive: Grundläggande elektriska kretsteknik, elektriska maskiner, kraftelektronik och kraftsystem, automatisk kontroll
- Programmering och signaler och system, inklusive Control and grundläggande filterteknik
- Systemanalys och design, inklusive energieffektivitet, LCA
Syfte
Kursens syfte är att ge en plattform för att arbeta med och lösa utmaningsdrivna tvärvetenskapliga autentiska problem från olika delar av samhället såsom akademin, industri och offentlig sektor. Syftet är också att studenter från olika program arbetar tillsammans och tränar på att fungera effektivt i mångdisciplinära globala utvecklingsteam.
Kursen introducerar strukturella batterikompositer, deras beståndsdelar, design, tillverkning och egenskaper. Strukturella batterikompositer är gjorda av kolfiberförstärkta polymera kompositer där kolfibrerna samtidigt fungerar som förstärkning och elektrod. Kursen kommer att ge en omfattande kunskap och förståelse för denna typ av multifunktionella kompositer och deras elektriska och mekaniska beteende. Detta inkluderar beståndsdelar, halvcell och fullcell karakterisering (multifunktionell prestanda och egenskaper), multifysisk modellering och design, tillverkningsteknik och demonstration av komponenter.
Kursen syftar också till att träna ett tvärvetenskapligt team av studenter i hur man angriper och löser multidisciplinära vetenskapliga problem.
Kursen syftar också till att träna ett tvärvetenskapligt team av studenter i hur man angriper och löser multidisciplinära vetenskapliga problem.
Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)
- kritiskt och kreativt identifiera och/eller formulera avancerade arkitektoniska eller tekniska problem
- bemästra problem med öppna lösningsrymder. Detta innefattar att kunna hantera osäkerheter och begränsad information
- leda och delta i utvecklingen av nya produkter, processer och system med en helhetssyn genom att följa en systematisk designprocess och/eller en systematisk utvecklingsprocess
- arbeta i tvärvetenskapliga grupper och samarbeta i grupper med olika sammansättningar
- visa insikter om kulturella skillnader samt kunna arbeta insiktsfullt med dem
- visa insikter om och bemästra effekterna av arkitektoniska och/ellereller tekniska lösningar i globala, ekonomiska, miljömässiga och samhälleliga sammanhang
- identifiera etiska aspekter och diskutera och bedöma deras konsekvenser i förhållande till det specifika problemet
- muntligt och skriftligt på engelska förklara och diskutera information, problem, metoder, design- och utvecklingsprocesser samt lösningar
- uppfylla de projektspecifika lärandemålen
Kursspecifikt:
- lista och förklara det senaste inom olika kombinerade mekaniska och elektrokemiska karakteriseringsförfaranden, deras tillämplighet och begränsningar vid multifunktionella tester på beståndsdelar, halvceller och full cell
- föreslå och genomföra experimentella metoder för ny karaktärisering av multifunktionella egenskaper hos strukturella batterier och deras beståndsdelar
- lista och förklara grunderna för olika tillverkningsförfaranden för strukturella batterikompositer, deras användbarhet och begränsningar
- studera multifysiska modeller för kopplade elektrokemiska-mekaniska-termiska problem och tillämpa dessa modeller vid analys och design av den strukturella batterikompositen och dess halvceller
- utföra grundläggande finita element (FE) analyser av strukturella batterikompositanordningar, med hjälp av den kommersiella programvaran (COMSOL)
- utvärdera multifunktionella utföranden av strukturella batterikompositanordningar och deras effekt på systemets vikt och prestanda
- arbeta i ett tvärvetenskapligt forskarteam som står inför öppna problemställningar vid utveckling av nya materialsystem
- undervisa kurskamraterna, förbereda och genomföra en kort kurs inom ditt kärnkompetensområde för din kamrater (från andra ämnesområden)
- bidra till forskningskommunikation och utåtriktade verksamheter kopplade till vetenskapliga upptäckter och demonstrationer
Innehåll
Elastisk anisotropi,Homogenisering av laminategenskaper, laminatteori,
Kolfibrer
Polymera elektrolyter
Li-ion batterier
Mekaniska och elektrokemiska testmetoder
Anslutningsmöjligheter och strömhantering av strukturella batterienheter
Finita element-formulering av strukturella batterikompositer
Tillverkning av fiberkompositer
Multifunktionella prestandamått
Multifysisk bedömning av kompositer för strukturella batterier med kommersiell programvara (COMSOL).
Organisation
Kursen drivs av ett lärarlag.
Huvuddelen av kursen är ett utmaningsdrivet projekt. Utmaningen kan sträcka sig från att vara bred samhällelig till djup forskningsdriven. Projektuppgiften löses i grupp.
Huvuddelen av kursen är ett utmaningsdrivet projekt. Utmaningen kan sträcka sig från att vara bred samhällelig till djup forskningsdriven. Projektuppgiften löses i grupp.
Projektarbetet kompletteras med "on-demand"-undervisning och lärande av för projektet nödvändiga kompetenser. Projektgruppen har en projektspecifik examinator, handledare från Chalmers och beroende på projektuppgift, om tillämpligt, även externa bi-handledare.
Tracks-tema: Hållbara transporter
Ett forskningsprojekt för att designa, tillverka och karakterisera en strukturell batterikomposit. genomförs av en grupp där studenter från olika program inom Chalmers ingår i gruppent.
Kursen är organiserad som ett forskningsprojekt bestående av experimentella och teoretiska delar. Studentgruppen kommer att lära sig ämnet via föreläsningar, övningar och laborationer.
Föreläsningar kommer att hållas av läraren och lärarassistenter, inbjudna föreläsare samt av studenterna själva, där till exempel en student lär sig grunderna inom sitt bakgrundsområde (t.ex. hållfasthet, mekanik, elektrokemisk karakterisering av batterier eller batterihanteringssystem).
Varje studenten kommer att bli ombedd att förbereda upp till en halvdagskurs inom ett för projektet relevant område och ge den till gruppmedlemmarna. Den huvudsakliga teori presenteras i dessa föreläsningar och exemplifieras under genomförandet av projektet.
Kursen är organiserad som ett forskningsprojekt bestående av experimentella och teoretiska delar. Studentgruppen kommer att lära sig ämnet via föreläsningar, övningar och laborationer.
Föreläsningar kommer att hållas av läraren och lärarassistenter, inbjudna föreläsare samt av studenterna själva, där till exempel en student lär sig grunderna inom sitt bakgrundsområde (t.ex. hållfasthet, mekanik, elektrokemisk karakterisering av batterier eller batterihanteringssystem).
Varje studenten kommer att bli ombedd att förbereda upp till en halvdagskurs inom ett för projektet relevant område och ge den till gruppmedlemmarna. Den huvudsakliga teori presenteras i dessa föreläsningar och exemplifieras under genomförandet av projektet.
Litteratur
Relevant litteratur identifieras och förvärvas av studenterna som en del av projektet.
Litteraturen som används kommer att vara en sammanställning av vetenskapliga publikationer i tidskrifter, konferensförfarandet och bokkapitel och tillhandahållas på Canvas kurssida.
Examination inklusive obligatoriska moment
Godkänd utbildning och laborationer för gruppmedlemmarnaGrupprojekt, rapport och presentation med bidragsrapport
Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.