Batterien
Neuer DPG-Präsident
Berufsporträt
Wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien ermöglichen viele Innovationen, die unseren Alltag prägen, etwa Smartphones, Laptops oder E-Bikes. (Bild: Adobe Stock / kittyfly, vgl. S. 28)
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Physik Journal 5 / 2024
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Meinung
Aktuell
Leserbriefe
High-Tech
Brennpunkt
• 5/2024 • Seite 18 • DPG-MitgliederTest bestanden
Die Vorhersagen der Quantenelektrodynamik gelten auch im extremen Coulomb-Feld von heliumartigem Uran.
DPG
• 5/2024 • Seite 22 • DPG-Mitglieder
Wechsel in aufregenden Zeiten
Joachim Ullrich übergab im Magnus-Haus Berlin die DPG-Präsidentschaft an Klaus Richter.
5/2024 • Seite 23 • DPG-Mitglieder„Expertise und Ideen zusammenführen“
Rede von Klaus Richter aus Anlass der Amtsübergabe im Magnus-Haus Berlin am 21. März 2024
5/2024 • Seite 35 • DPG-Mitglieder
Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung: Stipendienprogramm Wissenschaft trifft Politik
Bildung und Beruf
• 5/2024 • Seite 26„Das eine war immer Ausgleich für das andere.“
Thomas Guggeis, der Generalmusikdirektor der Oper Frankfurt, hat parallel zur Musik vier Jahre lang Physik studiert.
Während des Musikstudiums fuhr Thomas Guggeis, der derzeitige Generalmusikdirektor der Oper Frankfurt, zweigleisig und schloss auch ein Physikstudium an der Ludwig-Maximilians-Universität in München mit einer Bachelorarbeit zur Quantenfeldtheorie ab.
Warum haben Sie gleichzeitig Physik und Musik studiert?
Die beiden Fächer fielen für mich in unterschiedliche Lebensbereiche: Bei aller Begeisterung stand Physik für einen Beruf; Musik habe ich als Hobby, als Leidenschaft verstanden. So war das eine immer Ausgleich für das andere.
Wie haben Sie das organisatorisch geregelt?
Praktischerweise ist in München die Hochschule für Musik und Theater (HMT) nur etwa fünf Minuten mit dem Rad von der Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität entfernt. So konnte ich gut pendeln.
Aber Ihr Tag war sicher sehr voll…
In der Tat folgte auf eine Veranstaltung in der Physik am Morgen der Unterricht an der Musikhochschule bis zum frühen Nachmittag. Danach habe ich einige Seminare, Übungen und Praktika für die Physik belegt und – nach zwei Stunden Pause – bis etwa 23 Uhr für Musik geübt. Anschließend standen zum Abschluss des Tages die Physik-Hausaufgaben auf dem Programm. (...)
Überblick
• 5/2024 • Seite 28 • DPG-MitgliederBatterien wie Sand am Meer
Silizium-Anoden versprechen höhere Reichweiten für die künftige Elektromobilität.
Wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien ermöglichen Innovationen wie Smartphones, Laptops, Drohnen oder E-Bikes. Ihr branchenübergreifender Erfolg basiert auf der Verwendung von Graphit als Anodenmaterial. Batterien mit Graphit zeichnen sich durch ihre Sicherheit und Langzeitstabilität aus, haben aber nur eine eher geringe Energiedichte. Um die Kapazität der Batterie zu steigern und einen noch breiteren Anwendungsbereich zu erschließen, suchen Wissenschaft und Industrie nach verbesserten Komponenten. Silizium verspricht eine deutlich höhere Energiedichte und gilt als aussichtsreiche Zwischenstufe auf dem Weg zu reinen Lithium-Metall-Anoden.
Das steigende Interesse an mobilen Elektronik-Anwendungen sowie die Ölkrise in den 1970er-Jahren haben die Suche nach neuartigen wiederaufladbaren Batterien mit höheren Energiedichten befeuert. Seit der Kommerzialisierung der Lithium-Ionen-Batterie Anfang der 1990er-Jahre hat sie viele Bereiche unseres Lebens revolutioniert: Sie ermöglicht die Elektromobilität, ist für die Unterhaltungselektronik unverzichtbar und trägt zur Netzstabilisierung bei. Für Elektroautos und stationäre Zwischenspeicher sind Batterien aufgrund ihrer äußerst hohen Effizienz interessant. Verglichen mit dem Batterie-Elektroauto benötigen Brennstoffzellen für die gleiche Wegstrecke etwa dreimal so viel Primärenergie, E-Fuels sogar fünfmal so viel [1, 2]. Je nach Design und Gebrauch erreichen kommerzielle Lithium-Ionen-Batterien eine Lebensdauer von über 20 Jahren [3] beziehungsweise mehrere tausend Vollzyklen bis zu einer Restkapazität von 80 Prozent [4]. Die Lebensdauer lässt sich beim Einsatz zur Netzstabilisierung bei konstanter Temperatur, moderaten Strömen und Optimierung auf einen meist mittleren Ladezustand auf über 5000 und sogar 10 000 Vollzyklen steigern [4]. Ein weiterer Vorteil der Batterie verglichen mit Wasserstoff oder E-Fuels besteht darin, dass es nicht notwendig ist, Gase oder Flüssigkeiten zu transportieren und zuzuführen. Das System ist somit einfach zu installieren und im Betrieb wartungsarm. (...)
Physik im Alltag
Menschen
• 5/2024 • Seite 38 • DPG-Mitglieder
„Wir müssen das Ruhrgebiet sichtbarer machen.“
Interview mit Manfred Bayer
Rezensionen
• 5/2024 • Seite 46 • DPG-Mitglieder
