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Physik im Theater

Wiederaufladbare Batterien – Was bringt die Zukunft?

Smartphones, iPads, Laptop-computer – sie alle sind auf die Verfügbarkeit leistungsfähiger wiederaufladbarer Batterien angewiesen. Zudem tragen Lithium-Ionen-Batterien wesentlich dazu bei, die Elektrifizierung des Verkehrs zu revolutionieren. Zwei wichtige Aspekte, die sofort in den Sinn kommen, sind die Häufigkeit, mit der wir Batterien aufladen müssen, sowie die Kosten und das Gewicht dieser Geräte. In Prof. Alexej Jerschows Vortrag wird erläutert, was Batterien eigentlich sind, warum Lithium-Ionen-Batterien derzeit die erfolgreichsten sind, wie sie in unseren Energiemix passen und welche Versprechen sie für die Zukunft halten. Abschließend wird Prof. Jerschow auch seine Arbeit an der Batteriediagnostik vorstellen, die auf Magnetresonanzbildgebung und Magnetometrie basiert – eine Arbeit, die ihn auch zur JGU und zum Helmholtz-Institut in Mainz geführt hat.

Die Techniken können Veränderungen in der Elektrochemie der Elektrode erkennen, die beim Laden und Entladen der Batterie auftreten, oder können eine Reihe verschiedener Defekte in frühen Stadien feststellen. Insbesondere kann man auch die Verteilung des Ladezustandes bestimmen (wo Ladung in der Zelle gespeichert ist), und Stromverteilungen charakterisieren. All dies ermöglicht schon jetzt eine detaillierte Charakterisierung von Batterien, die in jedem Stadium deren Lebenszyklus eingesetzt werden könnten (bis hin zum Recycling). Ziel dieser Arbeiten ist es, die Sicherheit und Leistung von Batterien zu verbessern, die Lebensdauer besser vorherzusagen, und die Entwicklung von Batterien der nächsten Generation zu unterstützen.

Alexej Jerschow ist Professor für Chemie der New York University. Er promovierte 1997 an der Johannes Kepler Universität Linz, und forschte danach als Postdoc zunächst an der Universität von Lausanne und danach an der Universität Berkeley. 2001 trat er die Professur an der NYU an und etablierte eine multidisziplinare Arbeitsgruppe im Bereich der Kernresonanzspektroskopie und -tomographie. Seine Arbeit erstreckt sich von Anwendungen in der Medizin über Methodenentwicklung und Grundlagenforschung, sowie zu Anwendungen in der Batterieforschung. Insbesondere entwickelte er eine neuartige Methode zur Untersuchung von wiederaufladbaren Batterien. Kürzlich erhielt er den ersten Carl-Zeiß Humboldt Preis, der ihn nach Mainz bringt und der eine Zusammenarbeit mit Prof. Dmitry Budker von der Johannes Gutenberg-Universität und dem Helmholtz Institut Mainz ermöglicht. Gemeinsam planen die Forscher weitere Methoden zur Batterieentwicklung zu etablieren, sowie neuartige Messmethoden zu entwickeln.

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24.03.2024, 01.06.2024
BESETZUNG

Mit: Prof. Alexej Jerschow - Department of Chemistry, New York University, New York, USA

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