Diese 2,3 km-Mega-Maschine macht Batterien besser - Dr. Martin Etter & Dr. Fabian Jeschull

00:00:02: Geladen,

00:00:03: der Batterie Podcast mit Daniel Messling und Patrick Rosen.

00:00:09: Hallo und herzlich willkommen zu geladen.

00:00:11: Dein Batterie-Podcast zur Energiewende!

00:00:14: Ja liebes Publikum wir sprechen heute über die großen ungelösten Rätsel der Lithium-Ionen-Batterien und wie man diese entschlüsseln kann Und dazu haben wir zwei ganz tolle Gäste eingeladen und zwar Dr.

00:00:25: Martin Etter und Dr.

00:00:26: Fabian Jeschul.

00:00:27: Herzlich Willkommen im Podcast an euch.

00:00:31: Hallo zusammen

00:00:32: Martin, du bist Verantwortlicher Wissenschaftler für Strahlführung am PETRA III Synkrotron am Deutschen Elektronsynkroton.

00:00:39: Und Fabian, Du bist Gruppenleiter im Institut für Angewandte Materialien des KIT und Forschungsbereichsprecher bei Polis.

00:00:46: Batteriezellen begleiten uns im Alltag eigentlich in... Ganz, ganz vielen Geräten.

00:00:50: Wir kennen das und natürlich werden sie in der Forschung und Entwicklung speziell für die Antriebsbatterien in den Elektroautos oder auch die stationären Speicher besonders optimiert.

00:01:00: Warum ist es für die Forschung trotzdem noch so schwierig zu verstehen?

00:01:04: Was genau in einer Batterie beim Laden und Entladen eigentlich passiert?

00:01:08: Batterien sind deswegen so anspruchsvoll weil sie ein geschlossene System sind.

00:01:13: also ich kann nicht eine einzelne Komponente anschauen, ich muss sie immer irgendwie im Kontext von dieser ganzen Zelle betrachten und vor allem müssen diese Zellreaktionen unter Ausschluss für Wasser- und Sauerstoff stattfinden.

00:01:28: Und zusätzlich noch in einem organischen Lösungsmittel was dann bei bestimmten Techniken auch Probleme bereitet.

00:01:35: das heißt ich habe für die Experimente besonders hohe Ansprüche nämlich beispielsweise ich muss diese Probe die ganze Zeit Also von der Entnahme bis hin zur Präparation und zum Transport immer unter Inertgas halten.

00:01:50: Das kann Helium sein, Argon teilweise auch Stickstoff unter bestimmten Bedingungen Und entsprechend ist die Probenvorbereitung eben sehr fehleranfällig.

00:02:00: Ich muss diese ganzen Schritte erst mal sicherstellen bevor ich überhaupt an den Punkt komme an dem ich messen kann.

00:02:07: um ein ganz konkretes Beispiel zu nennen bei den fest Elektrolyten hat man irgendwann festgestellt,

00:02:14: naja

00:02:15: das elektroden Material selbst funktioniert eigentlich immer noch gleich.

00:02:19: Warum sollte es auch anders funktionieren?

00:02:22: Aber die Zersetzungsreaktionen, die auf der Oberfläche stattfinden haben dazu geführt dass die Lithium-Ionen nicht mehr zum Material finden.

00:02:30: daher ist dieser Kontext wichtig in dem ich mein Material untersuche.

00:02:34: Ja ich fasse mal zusammen also Für Hörer, die hier schon länger dabei sind.

00:02:38: Die wissen das in den Batterien passiert natürlich wahnsinnig viel.

00:02:41: Die Material, denen die einzelnen reagieren miteinander auch teilweise so wie es natürlich die Forschenden eigentlich gar nicht wollen.

00:02:48: und um das zu verstehen und dann auch die Batterien weiterzuentwickeln muss man natürlich diese ganzen Prozesse im Idealfall im Betrieb sozusagen beim Endladen und Laden beobachten können.

00:03:00: Aber warum ist das so kompliziert?

00:03:02: Kannst du das nochmal genau sagen, dass wirklich diesen Prozess dann zu beobacht von außen?

00:03:07: Das sind sogenannte Operando- oder In situ Methoden.

00:03:10: Das heißt ich schaue mir das ganze in Betrieb an.

00:03:13: Ich stoppe diese Zelle vielleicht auf einem gewissen Alterungsgrad und mache dann eine Untersuchung.

00:03:19: Und diese Versuchsaufbauten sind meistens komplexer als eine Standarduntersuchung, bei der ich vorher die Probe auseinanderbaue und einfach nur das Material entnehme, dass sich untersuchen möchte.

00:03:31: Vielleicht auch als Beispiel bei der Strukturaufklärung mit Röntgenbeugungsexperimenten, die ich an einem Aktivmaterial durchführen möchte – da möchte ich beispielsweise Fragen zur Materialermüdung beantworten -, wenn dieses Röntgenbeugungsexperiment durchführe, halte ich die ganze Zelle in diesen Röentgenstrahlen.

00:03:54: Das heißt jede Komponente in dieser Zelle gibt mir ein Signal am Ende und ich habe dann die Aufgabe auseinander zu tröseln wo diese einzelnen Signale eigentlich herkommen.

00:04:07: das heisst da fließt sehr viel Verständnis von diesen einzelnen Zellkomponenten mit ein bis man mal an den Punkt kommt um sich wirklich um die Signale zu kümmern, die jetzt von dem Material kommen, das ich untersuchen möchte.

00:04:22: Ja, um jetzt in die Batteriezellen dann auch während des Betriebs reinschauen zu können, da kommt jetzt die Synkrotron-Strahlung des Elektronsynkrotrons ins Spiel.

00:04:31: Martin erklär doch mal vielleicht an einem Beispiel irgendwie, dass wir so aus dem Alltag kennen was ist denn eigentlich Synkotronstrahlung?

00:04:39: Das ist tatsächlich ein bisschen schwierig mit einem Alltag oder Beispiel aus dem Alltag zu erklären.

00:04:44: Ein Physiker würde jetzt sagen, klar das kenne ich an einem schwarzen Loch, dass aktiv ist.

00:04:48: da entsteht auch Synkrotronstrahlung.

00:04:50: Das hilft aber den Normalverbraucher nicht unbedingt weiter weil es schon schwierig ist sich ein schwarzes Loch mit Synkotronstahlung vorzustellen.

00:04:57: Im Alltag begegnet uns Synkratronstahlung eigentlich hier wirklich nur an den Synkretronquellen.

00:05:02: Das heißt wir nutzen eine spezielle Form der Bremsstrahlungen.

00:05:06: Bremsstrahlung Das kann man auch beim Arzt, also wir gehen zum Beispiel zum Arzt und wollen uns da röntgen lassen.

00:05:12: Und dann nutzen wir auch die Bremsstrahlung im Prinzip um uns dann Röntgung zu lassen und ein Röntenbild zu erstellen.

00:05:18: An einem Synkrotron sozusagen treiben wir das Ganze auf die Spitze.

00:05:22: Man beschleunigt die Elektronen auf Lichtgeschwindigkeit und schickt sie auf eine Kreisbahn.

00:05:26: Kreisbahnen natürlich deswegen, weil Abend möchte man die Strahlung haben in dem das Elektronen sich auf diese Kreisbahn zwingt.

00:05:32: Und zum anderen natürlich, wenn man die Elektroden dann immer wieder verwenden kann mit den Kreisflitzen.

00:05:36: Die gehen da nicht verloren – zumindest nicht so viele!

00:05:40: Da erzeugen wir also sehr starkes Röntgenlicht und das ist die Röndengestrahlung im Prinzip.

00:05:45: Erklär noch mal, wofür steht denn jetzt diese Synchrotron-Strahlung?

00:05:49: Wofür eignet sie sich besonders und was ist so das Besondere daran?

00:05:53: Die Synchrotron-Strahlung ist im Prinzip Röntgenlicht.

00:05:57: Wenn ich jetzt hier im Folgenden über Licht rede, dann meine ich das ganze elektromagnetische Spektrum im Normalfall also nicht nur das sichtbare Licht von UV bis Infrarot sondern ich mein tatsächlich alles von Radiowellen bis hat der Gamma Bereich dass es für mich Licht als Physiker sozusagen und wenn ich jetzt von Licht rede dann redig ganz oft von dem Röntenlicht.

00:06:15: das beginnt irgendwo so oberhalb vom UV Bereich und geht dann bis in den harten Röndchenbereich sozusagen rein also kurz vor der Gammarstrahlung.

00:06:22: Und das Tolle daran an dieser Synchrotron-Strahlung ist, dass wir sehr starke Strahlungen erzeugen können.

00:06:28: Wir können sie sehr stark und gebündelt erzeugt Und das sorgt dafür, dass wir natürlich mit sehr viel Licht auf eine Materialprobe ankommen.

00:06:36: Je mehr Licht wir haben um etwas zu untersuchen, desto schneller können wir Untersuchungen machen.

00:06:40: Also Fabian hat ja davon gesprochen Wir wollen uns Prozesse anschauen während sie laufen und das können wir nicht wenn eine Messung Tage oder Wochen dauern würde.

00:06:50: Wir wollen im Idealfall innerhalb von Sekunden oder innerhalb weniger als einer Sekunde in eine Batterie reinschauen und da dann schauen, was passiert da eigentlich?

00:06:59: Und dafür brauchen wir dieses extrem starke Röntgenlicht.

00:07:02: Das erzeugen wir momentan mit diesen Synkrotrons.

00:07:06: Jetzt kommt Werbung!

00:07:07: In diesem Podcast reden wir ja häufig darüber aus welchen Materialien die ganzen neuen Batterien für die E-Mobilität bestehen wo die Akku-Packs eigentlich produziert werden ob sie recycelt werden können

00:07:19: und

00:07:20: wie nachhaltig Sie am Ende wirklich sind.

00:07:22: Aber seien wir ehrlich, Daniel.

00:07:24: Wer selbst mal versucht hat sich über seinen eigenen E-Auto-Akku zu informieren im Netz der weiß wie schwierig das sein kann all die wichtigen Informationen auch zu bekommen.

00:07:34: Ja und genau damit ist bald Schluss.

00:07:36: ab twenty siebenundzwanzig da schreibt die EU Batterieverordnung ja für jede Batterie mit einer Kapazität über zwei Kilowatt Stunden einen sogenannten digitalen Produktpass vor.

00:07:46: Und da kommt Sferity ins Spiel.

00:07:48: Mit ihrem digitalen Produktpass, da können Hersteller und Betreiber von Elektrofahrzeugen speichern und Großbatterien jede einzelne Batterie digital erfassen und ihr dann einen Batteripass zuweisen.

00:08:01: Dieser BatteripASS enthält wirklich alles was Unternehmen für Compliance, Nachhaltigkeit und Transparenz brauchen!

00:08:08: Patrick, ich gebe dir mal ein paar Beispiele, was da alles so im Einzelnen drinsteht in diesem Spherity-Batteriepass.

00:08:14: Dieser digitale Produktpass zeigt nicht nur Materialien und Herkunft aller eingesetzten Rohstoffe für dann eine transparente und verantwortungsvolle Lieferkette an – neines werden sogar auch alle EU-relevanten Dokumente und ESG-Daten über den gesamten Batterielähmenszyklus automatisch erfasst!

00:08:32: Und dazu liefert die Software auch noch Echtzeitinformation zu Batteriesundheit und Zelleistung wodurch dann auch noch mal eine vorausschauende Wartung möglich ist.

00:08:41: Also nochmal zusammengefasst, Sferetys Produktpass erleichtert jetzt allen Unternehmen die Batterien entweder verbauen oder selbst herstellen ab sofort jede einzelne Batterie transparent und nachweisbar zu machen!

00:08:55: Also schaut euch Sfereti gerne mal an den digitalen Produktpass.

00:08:59: den kann man mit der sogenannten Vera-Plattform erstellen.

00:09:02: Den Link findet ihr wie immer in den Show Notes Egal ob Elektroauto, Nutzfahrzeug, Energiespeicher oder Großbatterie mit mehr als zwei Kilowattstunden.

00:09:11: Spheretease digitaler Produktpass macht eure Batterien zukunftssicher, transparent und kompliant.

00:09:19: Teilchenbeschleuniger den Begriff haben wahrscheinlich die meisten schon mal gehört selbst wenn sie nicht unbedingt wissen wie das funktioniert aber Elektronsynchron vielleicht noch nicht so viele.

00:09:27: kannst du das nochmal kurz unterscheiden?

00:09:29: Also Teilchenbeschleuniger ist natürlich in erster Linie erstmal da, um kleine Atomareteilchen zu beschleunigen.

00:09:36: Und die Idee war ursprünglich dass man dann zwei Teilchenstrahlen kreuzt das heißt Teilchen sollen miteinander kollidieren.

00:09:43: oder man schießt einen Teilchen-Strahl auf ein sogenanntes Target also auf ein festes Ziel Und man schaut dann, was dafür Zerfallsprodukte rauskommen oder ob man neue Teilchen-Sorten produziert.

00:09:53: Da ging es wirklich darum zu verstehen wie ist unser Universum entstanden?

00:09:57: Warum gibt es zum Beispiel überall Materie aber keine Antematerie?

00:10:01: und das sind so die Fragestellen, die wir versuchen mit Teilchenbeschleunungen in der absoluten Grundlagenforschung zu machen.

00:10:06: Das machen zB auch meine Kollegen hier auf dem Desicampus.

00:10:09: Auf der anderen Seite haben wir die Elektronensprecherringe oder Synkrotrons.

00:10:14: Da haben wir die Elektronen drin und speichern sie, aber warum speicheren wir die?

00:10:17: Also Elektron einfach zu speichert macht keinen Sinn.

00:10:19: Könnte ja auch eine Batterie speicherspeichern.

00:10:21: Nennen wir Speichern die weil wir die da halt auf diese Kreisbahn schicken und dann dieses Röntgenlicht erzeugen Und mit diesem Röentgenlicht machen wir dann Materialforschung.

00:10:29: und wenn ich sage materialforschungen Dann untersuchen wir sowohl Gase als auch Flüssigkeiten also auch feste Materialien.

00:10:35: Wir untersuchen Biologische Materialien, die Proteinforschung während der Corona-Zeit hat unheimlich davon produziert dass wir mit Röntgenlicht Proteine untersuchen konnten.

00:10:44: Also dadurch konnten dann auch die Impfstoffe hergestellt werden.

00:10:48: Das ist ein Wendungsbereich.

00:10:49: Dann natürlich ist Fabian zum Beispiel Kunde bei uns sozusagen der seine Batterien untersuchen möchte.

00:10:54: aber Wir bestrahlen zB auch Kulturgüter.

00:10:58: also wir hatten zum Beispiel uns am Desi Ein Bild von Van.

00:11:01: Gogh.

00:11:02: Das wurde dann auch bestrahlt und man hat geschaut, welche Farbpigmente hat eigentlich Fankoch verwendet?

00:11:06: Und wie altern diese Farbpicmente?

00:11:09: also der Bereich der Röntgenstrahlung was wir damit machen ist unheimlich breit.

00:11:13: Also ich würde sagen die Teilchenphysiker machen einen unheimlichen coolen Job aber wir sind die Diversinnen auf der Seite mit den Röntenstrahlungen.

00:11:19: In Berlin beispielsweise werden auch Spiegel für neue Raum-Teleskope untersucht.

00:11:25: Ich weiß nicht ob es am Daisy ähnliche Untersuchung gibt, aber jetzt gerade mit der Atemismission rückt das ja wieder ein bisschen in den Vordergrund.

00:11:34: Und da wo ich sehr exakte Messungen brauche überall da kommen diese Experimente ins Spiel würde ich sagen

00:11:43: Okay, spannend.

00:11:44: Also ihr seid da wirklich sehr divers aufgestellt bei allem was ihr da erforschen könnt.

00:11:50: Jetzt gucken wir uns das ein bisschen genauer an.

00:11:52: Martin du hast gerade schon ein paar mal von der Röhre gesprochen.

00:11:55: Nimm uns dann mal mit nach Hamburg wie sieht es denn genau aus?

00:11:59: so einen Elektronen Synchrotron?

00:12:00: Wie sieht diese Röhren aus?

00:12:02: Also Stacey in Hamburg ist tatsächlich ein bisschen speziell beziehungsweise das PETRA-III-Synchroton weil PETRA war ursprünglich ein reiner Teilchenbeschleuniger.

00:12:10: also man hat den für Teilchen Physikexperimente benutzt und hat ihn dann umgewittmet zu einem Synchrotron Speichering.

00:12:17: Und tatsächlich, wenn man sonst irgendwie im Internet nach Synchro-Tron googlen würde, dann würde man vor allem Bilder Luftaufnahmen von Gebäuden sehen die liegen wie ein Donut in der Landschaft.

00:12:26: Das ist im Prinzip ein donatförmiges Gebäude.

00:12:28: In der Mitte ist meistens ein Loch.

00:12:30: Bei den Kollegen in Japan ist zum Beispiel ein heiliger Berg in der Mitte auch noch von diesem Donut.

00:12:35: Also es sind immer so silberfarbene Donuts, die irgendwo mitten in dieser Landschaft liegen.

00:12:39: Und in diesem Silberfarbenen Donut Da habe ich im Prinzip diesen nahezu runden Teilchenbeschleuniger drin oder Speicherring in dem Fall.

00:12:47: Und tangenziell zu diesem Speichering gehen einzelne Strahlen ab und das sind die sogenannten Strahlführungen, und am Ende dieser Strahlführungen da sind die Experimentierten – da machen wir unsere Experimente dran!

00:12:59: Okay, dann erklär mal bitte so ein bisschen wie das funktioniert.

00:13:02: Also wir werden jetzt diese Elektronen in dieser Röhre in diesem Ring beschleunigt und was passiert denn genau mit Ihnen?

00:13:08: Und vor allem, wie kommen Sie auch in diese Experimentierräume die du gerade beschrieben hast?

00:13:14: Im Prinzip haben wir natürlich vorbeschleuniger Strukturen, die sorgen erst einmal dafür dass die Elektroden eine gewisse Geschwindigkeit bekommen.

00:13:20: man muss sich vorstellen in diesen Speichering versuchen wir die elektronen eigentlich mit Lichtgeschwindigkeit zu bewegen.

00:13:26: Das geht nicht, weil ein Objekt mit Masse kann man nie hundert Prozent auf Lichtgeschwindigkeit bringen.

00:13:32: Das heißt wir versuchen das nahezu... Also wir sind schon sehr, sehr nah an der Lichtgeschindlichkeit dran was wir da mit den Elektronen machen.

00:13:38: Das heisst aber die müssen erst mal eine Grundgeschwindigkeit haben um überhaupt in diesen Synkrotronspreicher reinzukommen.

00:13:44: D.h.

00:13:44: Sie haben vorbeschleuniger Strukturen, linear beschleunige, andere kreisbeschneunige und das ist dann so dass das dann irgendwann in dieses Synkotron eingeschossen wird.

00:13:53: Und in diesem Synkrotron müssen wir natürlich schauen, dass wir die Elektronen irgendwie speichern.

00:13:57: Wir müssen sie auf Kreisbahnen halten.

00:13:59: Auf Kreisbahn halten wir sie mit Magneten.

00:14:02: Wir haben einfache Dipole-Magnete, mit denen kann man zum Beispiel Elektroden ablenken und dann kann man sie im Prinzip in eine Biegung schicken.

00:14:09: Deswegen singen Synkotrons auch nie perfekt rund weil wir haben keinen perfekten Rundmagneten sondern Synkoton sind Octagons oder Dodecaons.

00:14:18: das sind eigentlich immer Abschnitte wo Elektronen dann quasi auf die Kreisbahnen geschickt werden, dann fliegen sie wieder ein Stück lang geradeaus.

00:14:27: In diesen Bereichen entnehmen wir sozusagen die Röntgenstrahlung durch spezielle Magnetstrukturen oder aber wir beschleunigen Sie auch wieder.

00:14:35: da gibt es sogenannte Cavities, da sind stehende Radiowellen drin und mit diesen Radiouellen kann man die Elektroden wieder beschleünigen.

00:14:42: was natürlich noch drin ist das sind natürlich Fokussiermagnete weil man kann sich vorstellen dass sind so elektronen Pakete So von Elektronen, die sich jetzt als Paket irgendwie fortbewegen.

00:14:54: Und da ist es tatsächlich so, dass natürlich Elektroen sich gegenseitig abstoßen.

00:14:58: Das heißt ab und zu fliegt auch mal ein Elektron raus oder vielleicht zerfliegt doch mal dieses ganze Paket darin dann und das muss man dann entsprechend nachfüllen.

00:15:06: Deswegen haben wir auch Fokussiermagneten also diese Magneten, die fokussieren dann diese Teilchenpakete wieder etwas, sodass die Elektroden da zusammenbleiben.

00:15:14: Im Endeffekt ist es aber natürlich so, dass immer irgendwo Elektronen rausliegen.

00:15:17: Das heißt wir müssen kontinuierlich Elektron nachschieben.

00:15:21: Wenn wir das nicht machen würden dann würde das Synkrotron im sogenannten Decay Mode laufen.

00:15:25: Es gibt auch Synkrodrons da wird einmal werden Elektroden eingeschossen Dann bleiben die ein bisschen drin und dann sieht man, dass man immer um immer weniger Saft sozusagen in der Maschine hat also wird immer weniger Röntgenglicht auch produziert.

00:15:36: Das ganze zerfällt etwas wie eine ganz normale Zerfaltskurve Und das versucht man natürlich zu vermeiden.

00:15:43: Bei Petra III ist zum Beispiel so, wir haben einen sogenannten Top-Up Mode.

00:15:46: Da versuchen unsere Experten immer dafür zu sorgen dass wir zwischen hundert milliampere oder hundertzwanzig milliampère je nachdem in welchem Modus sind wie an Elektronen in diesem Speichering haben.

00:15:57: Genau damit haben wir sie erstmal im elektronenspeichering drin.

00:16:01: aber wie kriegen jetzt die Röntgenstrahlung raus?

00:16:03: Momentan flitzen die da rum und erzeugen vielleicht wenn man sich auf den Kreisbahn schicken unkontrolliert Röentgenstahlung.

00:16:08: Und wir wollen da kontrolliert und möglichst gerichtete, stark geründeten Strahlung rauskriegen.

00:16:13: Dafür bedienen wir uns einen kleinen Strix.

00:16:15: Wir bringen die Elektronen nämlich im wahrsten Sinne des Wortes zum Kotzen.

00:16:19: D. h., die Elektronen fliegen durch eine kleine oder zwei Meter lange Magnetsstruktur – manchmal ist sie auch länger, manchmal fünf Meter.

00:16:27: Da sind immer kleine Nordpole- und Südpolmagneten gedreht.

00:16:31: Das heißt also ich habe Nordpol-Südpol dann dreht sich das rum, Südpole-Nordpol usw.. Und dann fliegen die durch diese Magnetstruktur durch und immer dann, wenn sie solche magnetischen Felder sehen, die sich abwechseln.

00:16:40: Dann machen die so eine Zitterbewegung.

00:16:43: Bei dieser Zitter-Bewegung geben Sie jedes Mal Röntgenstrahlung ab.

00:16:46: Die ist dann – wenn man das über eine gewisse Strecke macht – sehr stark und nach vorne gerichtet.

00:16:52: Also man kriegt einen Röntenstrahl der sehr stark nach vorn gerichtet ist.

00:16:55: Ist jetzt nicht unbedingt ein Laser aber schon ähnlich stark wie ein Laser, der nach vorne geht im Prinzip.

00:17:01: Diesen Röentgenstahl nutzen wir für unsere Experimente.

00:17:05: Ja, super spannend das mal zu hören.

00:17:07: Ganz toll erklärt!

00:17:08: Fabian springen wir jetzt mal wieder zurück zur Lithium-Ionenbatterie.

00:17:12: Ich hatte ja vorhin angekündigt dass wir uns auch hier mit den großen ungelösten Geheimnissen von Lithium Ionenbaterien so ein bisschen beschäftigen wollen.

00:17:20: Was sind denn die großen Geheimnisse noch der Lithium ion battery aus deiner Sicht?

00:17:24: Also bei den kommerziellen Lithium-Millionen-Batterien geht es immer noch sehr stark um die Wechselwirkung zwischen Elektrolyt, Grenzfläche aktivem Material.

00:17:32: Jedes neue Material, das sich entwickelt wird irgendwie wieder neu.

00:17:37: in diesem Kontext untersucht beispielsweise die Sauerstoffentwicklung bei Nickelmangan-Cobaltoxiden.

00:17:44: Wann findet die Stadt?

00:17:45: Unter welchen Bedingungen und welche Nickelmangan-Cohbaldverhältnissen?

00:17:51: Wenn wir von ungelösten Geheimnissen bzw.

00:17:54: von den Herausforderungen sprechen heutzutage in der Batterieforschung, ich glaube dann können wir das so auf drei Punkte runterbrechen.

00:18:01: Das eine ist dass wir belastbare Langzeitdaten brauchen und das war unterschiedlich in der Vergangenheit weil man ist mit seinen Materialien an Synchrotronen gefahren.

00:18:11: Man

00:18:12: hat

00:18:13: zwei drei Alterungszustände ausgesucht sich das angeschaut.

00:18:17: Irgendwann ging es dann zu diesen Operandomessungen wo man mal so ein, zwei Zyklen gefahren hat um zu schauen was passiert denn im Betrieb.

00:18:26: Wir haben viel höhere Ansprüche an die Reproduzierbarkeit und die Materialänderung in kommerziellen Zellen.

00:18:36: Wenn wir über Lithium-Mion-Paterien sprechen, haben wir nicht nur die Lithiummioentechnologie sondern wir sprechen zusätzlich über Festkörperzellen als die nächste Generation.

00:18:48: Wir haben hier im Podcast auch schon über die Lithium-Schwefelbatterie gesprochen.

00:18:52: Lithium Luft ist für manche immer noch ein Thema.

00:18:56: und dann haben wir natürlich auch die ganzen Postlysium Technologien, wo sich wieder ganz neue Fragestellungen ergeben.

00:19:02: also Das Thema hört nie wirklich auf, nur wir sehen bei den kommerziellen Zellen dass wir hier in eine andere Größenordnung und einen anderen Grad an Reproduzierbarkeit einsteigen müssen.

00:19:13: Und das war bisher eine Herausforderung mit Synchrotron-Messungen wo man sehr gezielt einzelne Samples anschauen möchte.

00:19:21: Martin, du hast uns gerade schon ganz toll so ein Eindruck gegeben wie komplex eine Anlage eigentlich ist.

00:19:28: Aber kannst du das noch mal vielleicht ein bisschen zusammenfassen?

00:19:30: Welche Ingenieurs oder auch Technologie Leistung denn hinter einer riesigen unglaublich komplexen Forschungsanlage stecken?

00:19:38: also grade was auf den Bau vielleicht und dann aber auch den Betrieb so betrifft?

00:19:42: Ja, das ist im Prinzip die gesamte Menschheit auf einem Campus eigentlich abgebildet oder der gesamte Ingenieurzeit auf einem campus abgebundet weil wir brauchen wirklich alles.

00:19:51: Wir brauchen vom Architekten Maurer jemanden, der die Gebäude hochzieht und baut und plant.

00:19:57: Das brauchen wir zum einen.

00:19:58: dann geht das hin zu Experten für Vaku-Umen Weil die Elektronen flitzen natürlich in Vakuumröhren durch die Gegend Und auch bis zu den Beamlines ist alles in Vaku um.

00:20:08: da braucht man dafür Experten.

00:20:10: Wir brauchen Experten, die sich natürlich mit Starkstrom auskennen.

00:20:13: Weil unsere Anlage natürlich viel Strom braucht und wir brauchen Experte für magnetische Felder.

00:20:18: Wir brauchen Leute, die das auch berechnen können – also Theoretiker, die es berechnend können.

00:20:23: An den Beamlines dann hingegen haben wir zum Teil Ingenieure diesen wahre Allrounder.

00:20:27: Also ich habe zum Beispiel ein Ingenieur der kennt sich mit Robotern aus, mit Lasern, mit Vakuum, mit tiefkalten Gasen Der ist aber auch in der Lage, eine Glühbirne zu wechseln.

00:20:38: Also wenn einer Lust hat wirklich viel mit den Händen zu machen im Kopf und wirklich Bock auf alles hat, der sollte Beamline-Ingenieur werden.

00:20:44: da kann man dann wirklich an allem arbeiten.

00:20:48: Das ist wirklich unheimlich.

00:20:49: wir brauchen Expertise aus allen Bereichen.

00:20:51: Der einzige Bereich der ziemlich ähnlich komplex ist die Raumfahrt dann irgendwo weil so viele Technologien zusammenkommen.

00:20:59: Das findet man nur an wenigen Orten auf der Welt tatsächlich.

00:21:02: Und Daisy ist dann natürlich immer am Ringen, wir sind im öffentlichen Dienst.

00:21:06: das heißt die Ringe natürlich auch immer ein bisschen mit der Industrie da die besten Kräfte zu bekommen.

00:21:11: und hiermit der Aufruf an alle Bastler wenn ihr Lust habt mehr zu basteln und nicht in so einem Industriegehege zu arbeiten Dann kommt zum Daisy.

00:21:19: Diese Anlagen sind Marke Eigenbau also jedes Teil daran wurde von irgendjemandem da eingesetzt teilweise extra hergestellt für diese Anlage, die von bestimmten Anwendungszweck konzipiert wurde.

00:21:36: Also wenn man sich das anschaut ist es ein riesiges offenes System dass auch immer weiter entwickelt wird und das eigentlich nie so richtig fertig ist.

00:21:45: Ja das ist richtig.

00:21:46: also wir können nicht einfach auf amazon gehen und uns die teile bestellen oder zu obi fahren wobei wird tatsächlich auch mal zur obi fahnen in sachen kaufen.

00:21:58: Es ist tatsächlich der werkzeug schwund über den reden wenn ich am synchrotron, aber es ist tatsächlich so wenn wir teile kaufen von der stange die wenig selber designt haben und produziert haben dann sind das oft Spin-offs von anderen Synchrotrons.

00:22:12: Das heißt, es sind Firmen, die an den anderen Synchatrons entstanden und die verkaufen jetzt Teile.

00:22:17: Und da kaufen wir dann einen oder umgekehrt – die Leute kaufen bei uns ein!

00:22:21: Also das ist sehr witzig.

00:22:22: Es ist so ein sehr schöner Austausch zwischen diesen Synchatronfallen.

00:22:24: in Europa funktioniert das recht gut aber zwischen den Synchatons gibt's auch eine unheimliche weltweite Vernetzung.

00:22:30: Das ist absolute Spitzentechnologie und es ist auch ganz wichtig dass alle Synchatrons da weltweit hand in Hand an neuen Technologien zusammenarbeiten.

00:22:38: Wie viele Leute arbeiten da so konkret, um das ganze am Laufen zu halten?

00:22:43: Gib uns vielleicht mal ein paar Zahlen oder auch wie groß dieses Gebiet eigentlich ist.

00:22:47: Der Daisy Campus hat einen Durchmesser von einem Kilometer.

00:22:50: Das hört sich jetzt nicht so unbedingt viel an weil ich meine wenn man das BRSF-Gelände in Mannheim anschaut die haben auch ein bisschen eine Größe.

00:22:57: aber es ist tatsächlich so dass auf diesem einen Kilometer arbeiten ungefähr drei tausend Desianer.

00:23:02: Das heißt, das sind Leute die direkt bei DESI angestellt sind und entweder Wissenschaftler sind, Experimentellen oder theoretischen Bereich.

00:23:10: Die in der Verwaltung arbeiten aber natürlich auch Techniker, Ingenieure

00:23:13: usw.,

00:23:14: also alles was dazu gehört bis zum Hausmeister irgendwo natürlich.

00:23:17: Der Campus selber ist aber mittlerweile ein Konglomerat aus ganz, ganz vielen Einrichtungen.

00:23:23: Ich glaube wir haben mittlerweile über fünfzehn verschiedene Partner auf dem Campus.

00:23:26: die Uni Hamburg ist einer der größten Partner mit auf diesem Campus.

00:23:30: das heißt auf diesen Campus haben auch Studenten dann die natürlich ihre Kurse da besuchen oder Experimente machen und an so einem durchschnittlichen Tag würde ich jetzt mal schätzen sind ja locker fünf bis sechs tausend oder sogar noch mehr Menschen auf diesem campus unterwegs inklusive der Senioren- und Schulklassen die uns besuchen und fünfmal am tag in meinem Büro vorbeilaufen und Hallo sagen.

00:23:50: Also da ist wirklich viel viel los.

00:23:52: und um petra drei jetzt zu betreiben, da braucht man tatsächlich auch ein paar hundert leute.

00:23:56: Man hat auf der seite der strahlführung in der beamlines natürlich schon mal zwei drei hundert wissenschaftler die die experimente betreiben die experimenten vorbereiten ingenieure die das machen und natürlich auf der anderen seite also die leute die tatsächlich den Elektronenspeicherungen bedienen, die den entstand halten und so weiter.

00:24:12: Das sind noch mal ein paar Hundert.

00:24:14: also insgesamt sind es sicherlich einige hundert Personen, die man braucht um Synkrotronen in der Größe wie Petra III zu betreiben.

00:24:22: Nun reisen da Forscher aus der ganzen Welt zu euch nach Hamburg?

00:24:26: Warum kommen sie alle zu euch na Hamburg?

00:24:27: was ist das Besondere?

00:24:29: Also Daisy hat natürlich einen sehr guten Ruf weil wir seit über sechzig Jahren Teilchenphysik zum einen machen und auch sehr früh natürlich in das Synkotronengeschäft eingestiegen sind.

00:24:38: Das heißt, wir haben da einfach sehr viel Expertise.

00:24:42: Und Daisy versucht natürlich immer an der Weltspitze mitzumischen.

00:24:45: Das heißt also was wir bauen und was wir machen soll immermit an der Weltspitze sein oder sogar die Weltspite sein.

00:24:51: Petra III war zum Beispiel lange Zeit das brillanteste Synchrotron der Welt und Brillanz bedeutet im Normalfall, dass sich ganz viele Photonen also Lichtteilchen in einem kleinen Winkelbereich in großer Menge zur Verfügung stellen kann.

00:25:06: Und da war Petra III einfach spitzenklasse!

00:25:08: Ich hatte ja vorher schon gesagt je mehr Licht, desto schneller können wir die Experimente untersuchen, destor mehr wissen wir eigentlich was irgendwo passiert wenn wir einen Laufen des Experimentes wie eine Batterie haben.

00:25:18: Ja Fabian, du hast vorhin schon gesagt so ein Versuchsohn-Experiment mit Batterien und Synkrotron-Strahlung des Dauer teilweise mehrere Tage.

00:25:27: Wie ist das denn?

00:25:27: Ich habe jetzt vorhin Martin bei dir so rausgehört dass es im Prinzip so eine Art Dauerbetrieb ist also Tag und Nacht und dann meldet man sich sozusagen an Fabian und kommt dann vielleicht irgendwie um zwei Uhr morgens dran und dann ist man wirklich auch da mehrere Tage oder wie als Forscher beschäftigt und bei seinem Experiment.

00:25:47: Oder nimm uns mal mit, wie läuft so was ab?

00:25:49: Wenn wir jetzt über die Messzeit sprechen dann ist natürlich der Termin Monate vorher angesetzt.

00:25:58: das ist auch notwendig weil wir die Roben entsprechend vorbereiten müssen in den Wochen davor also eine Synchrotron-Messung beginnt nicht erst an dem Tag an dem man am Synchroton ankommt Sondern schon die Wochen davor in der Probenvorbereitung.

00:26:14: Und genau genommen, die Monate davor um überhaupt zu wissen wie ich diese Proben ordentlich vorbereite damit dann wirklich alles parat ist für diese paar Tage bis zu einer Woche die man dort messen darf.

00:26:30: und es gibt bei den moderneren Anlagen würde ich sagen mittlerweile Systeme die auch mal ein paar Stunden ohne Mensch auskommen vom Computer.

00:26:43: In unserem Fall ist es tatsächlich noch so, dass im Prinzip bei der Oberflächenanalytik die wir betreiben ständig jemand vor Ort sein muss.

00:26:53: Es kann sein das der Strahl mal kurzzeitig ausfällt und das Experiment wieder neu aufgesetzt werden muss.

00:26:59: Wir müssen jeden einzelnen Spot auf der Probe neu anfahren.

00:27:04: händisch Bei manchen Anlagen geht es mittlerweile automatisch, wenn man die Punkte vordefiniert.

00:27:10: Das heißt sehr viel Energy Drinks, wenig Schlaf und sehr viel Stress im Vorfeld bis die Proben alle gepackt und transportiert sind.

00:27:25: Jede einzelne Strahlzeit hat Monate Vorbereitung.

00:27:27: wir planen mit den Nutzern wie Fabian oder auch Industriekunden dann wie soll die Messung nachher ablaufen dass das möglichst optimal läuft.

00:27:36: und wir sind eigentlich immer dabei irgendwas zu automatisieren, weil Fabian hat recht.

00:27:39: Eigentlich ist man da nachts um drei Uhr am Computer und will noch hoch komplizierte Entscheidungen treffen.

00:27:44: Das ist einfacher wenn man die Planung tagsüber gut gemacht hat und nachts das automatisiert abläuft.

00:27:49: D.h.,

00:27:50: also wir sind immer bemüht, immer mehr zu automatisieren.

00:27:54: auch bei der Datenanalyse soll immer mehr automatisiert werden.

00:27:57: stichwort künstliche Intelligenz.

00:27:59: soweit sind wird tatsächlich nicht, auch wenn manche Leute sich wünschen würden Aber wir arbeiten daran, aber es ist tatsächlich ein einen vierundzwanzigstunden Sieben-Business auf beiden Seiten.

00:28:08: Sowohl auf den Wissenschaftlernseite bei DESI oder bei den Synchrotrons als auch die Gäste, die zu uns kommen.

00:28:14: Also ich glaube man darf nicht unterschätzen was so eine Woche Messzeit dann am Ende kostet.

00:28:20: also Ich weiß jetzt nicht ob wir hier

00:28:22: Zahlen

00:28:22: nennen wollen, aber ich denke das geht in die zehn bis zwanzigtausend Euroregionen und da möchte man jede Stunde, die man dieses Gerät benutzen darf auch möglichst effizient nutzen.

00:28:35: Und deswegen ist es ein extrem durchgetakteter Prozess, den man nicht einfach vor Ort entscheidet und häufig ist es dann doch so dass unvorherrgene Szenessachen passieren und man vor Ort spontan entscheiden muss wie man fortfährt.

00:28:55: klar aber idealerweise hat man sich vorher schon entschieden was man in in diesen Situationen macht.

00:29:03: Jetzt nehmen wir mal an, Fabian!

00:29:05: Du hast da ein neues Speichermaterial, neues Aktivmaterial und willst jetzt irgendwie gucken wie sich die Grenzfläche dann mit Elektrolyzo verhält?

00:29:15: Gib uns dann nochmal einen Einblick.

00:29:17: Wie läuft denn jetzt genau so eine Messung ab?

00:29:20: Was sieht man da auf dem Bildschirm dann irgendwie?

00:29:22: Wie kommt das Ganze dann raus?

00:29:24: Der Bildschirmen sieht aus als hätten die Neunziger angerufen und wollen ihren Interface zurück.

00:29:31: Also ich witzle immer ein bisschen, dass wir die Woche lang auf Spektren starten.

00:29:39: Die sich dann so langsam aufbauen.

00:29:40: Es ist ja bei der Photoelectronspektroskopien statistischer Prozess.

00:29:45: das heißt je länger ich messe desto klarer wird das Spektrum und es ist sehr viel Warten zwischen den einzelnen Proben.

00:29:56: Wir führen immer noch sehr viele Experimente ex situ durch.

00:29:59: Das heißt, wir entnehmen diese Probe nachdem sie eine Zeit lang zirkliert hat und dann transportieren wir die von der Glovebox an dieses Spektrometer.

00:30:11: das wie gesagt muss alles unter den Nährgast vonstatten gehen und dann wird diese Proben in die Analysekammer eingeführt und dort haben jetzt konkret bei der Photoelektronenspektroskopie ein ultrahoch Vakuum.

00:30:27: also wir reden über zehn noch minus neun Millibar, dass wir sind irgendwo bei einem Milliardstel eines Millibars.

00:30:34: Das ist notwendig damit diese Foto-Elektronen die man dort misst, die elementspezifisch sind das die auch am Detektor ankommen der mit der Spektrum ausgibt.

00:30:46: und dieser Detektors scant im Prinzip ein Energiebereich und schaut wie viel Elektronen kommen denn da bei einer bestimmten Energie an?

00:30:58: Und dann entsteht dieses statistische Spektrum, das im Prinzip Elektron zählt.

00:31:05: Wir führen dann quasi für die einzelnen Elemente dieses GANS durch um zu schauen in welchen Oxidationszuständen befinden sich denn die einzelne Elemente?

00:31:16: Wenn wir bei unseren Inhausgeräten irgendwie zehn, zwanzigtausend Counts pro Sekunde haben, haben am Synchrotron das tausend oder zehntausendfache und das ein statistischer Prozess ist, ist es schon ein signifikanter Unterschied.

00:31:32: Das andere ist, dass wir Anregungsenergien benutzen können sehr flexibel während wir bei Laborgeräten eine andere Erregungsenergie haben.

00:31:43: D.h.,

00:31:43: wir können sehr efflexibel die Energie wechseln und dann auch Elemente ansteuern oder Spektralinien,

00:31:56: bei

00:31:56: einer Standardmessung im Labor.

00:31:58: Das ist ein Riesenvorteil und generiert meistens so viele Daten, dass wir auch das nächste halbe Jahr nicht mehr großartig messen müssen.

00:32:09: Ja Martin zu euch kommen auch Batterieforscher hast du vorhin schon mal kurz erwähnt.

00:32:13: mit welchen Erkenntniszielen kommen die denn zu euch?

00:32:15: Kannst du das vielleicht mal kurz zusammenfassen?

00:32:17: Oh, das ist tatsächlich sehr divers.

00:32:19: Also gerade an meiner Strahlstation machen wir pulverte Fraktionen.

00:32:24: Das heißt also die Röntgenstrahlung trifft auf die atomare Struktur, die wir in einem Material haben – in dem Fall in der Batterie und wird da gestreut.

00:32:33: Und bei dieser Streuung entstehen Interferenzmuster.

00:32:37: Diese Interferensmuster messen wir und aus denen können wir danach ableiten wie die Atome in der Battery drinsitzen Und man kann sich schon vorstellen, dass man mit so einer Methode wirklich alles machen kann.

00:32:47: Das heißt zu uns kommen Batterieforscher die haben ein neues Material gerade frisch synthisiert also irgendeine neue Lithium- oder Natriumverbindung und da haben sie vielleicht ein bisschen Eisen rein dotiert.

00:32:58: und jetzt wollen die wissen wie sieht denn die Kristallstruktur aus?

00:33:00: Dann kommen die damit in den Püllwöchern zu uns und das wird erst mal untersucht.

00:33:04: Das ist der eine Punkt.

00:33:05: im Labor wird viel mit diesen Knopfzellen gemacht.

00:33:08: das wäre der nächste Schritt.

00:33:09: das heißt man baut so eine kleine Testbatterie in Form meiner Knopfzelle zusammen Und dann fängt man an, ein bisschen Elektrochemie dran zu machen.

00:33:16: Das heißt also, man zykliert die einfach mal ein bisschen LED-Die und EntLED-Die... ...und währenddessen schaut man was passiert eigentlich mit der atomaren Struktur da?

00:33:24: Was passiert denn mit den verschiedenen Kristallstrukturen da eigentlich drin?

00:33:27: Und das wird bei uns auch gemacht!

00:33:29: Der letzte Punkt ist dann die kommerziellen Batterien.

00:33:31: Das heisst große Batterien, was passiert denn in

00:33:34: denen?!

00:33:35: In denen ist es tatsächlich so dass wir da diese diffraktionsmethode kombinieren mit der sogenannten Tomografie, das heißt also Tomographie das kennt man vielleicht schon ein bisschen aus den Medien.

00:33:45: Man kann irgendwas durchleuchten schaut rein in den Objekt sieht da verschiedene Kontraste und dass kann man kombiniert.

00:33:52: Das heißt für jeden Messpunkt bekommt man einen diffraktogramm also in die Information über die atomare Struktur und wenn man das dreidimensional wieder zusammensetzt dann versteht man dreidemensional was in einer Batterie passiert.

00:34:03: auch das machen wir.

00:34:05: Aber da haben wir gerade das Problem, dass wir dafür für große Batterien noch eine sehr lange Messen müssen.

00:34:10: Weil das sind tausende oder manchmal Millionen von Messpunkte die wir da nehmen müssen.

00:34:14: und selbst wenn eine Messung nur eine Sekunde dauert dann dauert es halt doch mal einen Tag oder zwei bis man eine einzelne Batterie gemessen hat.

00:34:20: Und dann hatten sie nur in einem Ladezustand gemessen.

00:34:22: Das heißt man hat dann auch nicht geschaut wie ist es denn bei einem Ladelabel von zwanzig Prozent oder vierzig Prozent?

00:34:27: Oder was passiert, wenn wir die Batterie achttausendmal zykliert haben oder sowas.

00:34:31: Also so ein Handy-Akku der muss heutzutage ja irgendwie locker zwischen zwei tausend und drei tausenden Zyklen halten bevor jemand sein Handy dann auch wirklich an den Nagel hängt.

00:34:39: sozusagen Und das wird bei uns tatsächlich auch gemacht also im Prinzip von der Material-Synthese bis hin zu fertigen Batterien Das wird bei Uns untersucht und dass es natürlich für akademische Nutzer wie Fabian interessant aber natürlich auch für Industrie Kunden.

00:34:53: Ich darf jetzt die Industriekunden hier nicht nennen, aber es ist tatsächlich so dass da natürlich das Interesse besteht auch von denen zu verstehen wie reigenden Batterien funktionieren.

00:35:00: Der Trend geht hin zur längeren Experimenten.

00:35:03: Das

00:35:03: heißt

00:35:03: ich gehe mit einer kommerziellen Zelle her und möchte alle Hundertzyklen oder so analysieren.

00:35:11: Jetzt ist es meistens so dass diese Synchrotron-Experimente ja ein halbes Jahr im Vorfeld geplant werden.

00:35:17: Diese Planungsdauer passt der Art und Weise wie man diese Zellen praktisch zykliert.

00:35:25: Das heißt, ein Trend mittlerweile ist sich zu überlegen Wie kann man diese Batterien vor Ort zyklieren und regelmäßig dieser Untersuchung wiederzuführen?

00:35:37: Und das ist ein Langzeit-Commitment.

00:35:40: es benötigt neue Infrastruktur und das vor allem halt auch Platz Und viele Sicherheitsaspekte, die man dabei achten muss wenn man auf einmal mit so einer Amperestunden oder noch größeren Zelle da ankommt anstatt mit der Knappzelle.

00:35:57: Martin mir ist noch nicht ganz klar geworden.

00:36:01: jetzt vorhin was du erklärt hast warum wir diese großen Dimensionen haben?

00:36:05: Warum braucht man so viel Platz eine lange Strecke um diese Elektronen zu beschleunigen?

00:36:11: Das liegt einfach daran dass Irgendwo in so einem mittleren Zeitraum für Teilchenbeschleuniger irgendwo sind, würde ich sagen.

00:36:21: Also momentan sind wir dabei Teilchen-Beschleuniga kleiner zu machen?

00:36:27: Wir reden tatsächlich davon dass ein Teilchen Bescheuniger vielleicht nachher auch mal wirklich in einen Raum reingeht und die gleiche Leistung hat wie Petra Dreidern oder vielleicht sogar nur auf einem Tisch funktioniert.

00:36:36: Wir arbeiten momentan an diesen Technologien Aber momentan ist es halt einfach so, diese Elektronen auf Lichtgeschwindigkeit zu bringen.

00:36:43: Sie abzulenken und sie auf der Kreisbahn zu erhalten.

00:36:45: Das erfordert einfach große Strukturen.

00:36:47: D.h.,

00:36:47: ein Magnet, das ist nicht so ein kleiner Küchenmagnet sondern das ist halt einen Magnet der durchaus ein paar Tesla erzeugt kann.

00:36:54: Und so ein Elektromagnet hat dann auch eine gewisse Größe.

00:36:57: Und dieses Elektron um das auf die Zitterbewegung zu bringen was ich vor erzählt habe um die Röntgenstallungen zu zeigen.

00:37:02: Auch diese Magnet-Strukturen sind zwischendem Meter und fünf Meter manchmal sogar zehn Meter lang.

00:37:08: Das heißt wir brauchen einfach diesen Platz.

00:37:10: Wir müssen die Elektronen irgendwie halt dann auch wieder auf die Kreisbahn bringen und natürlich müssen auch diese tangenziell abgehenden Strahlführungen, die brauchen natürlich auch ein bisschen Platz.

00:37:18: also man kann das nicht zwar möglichst dicht packen aber jede Beenein hat halt nur mal irgendwie eine Breite auch von irgendwie ein paar Metern.

00:37:25: Und dann muss man schauen wie viel kriegt man den tangenzial an diesem Ring auch ran?

00:37:29: Und das ist der Grund, warum Synchrotrons meistens einen Durchmesser oder den Umfang von ein paar Hundert Metern haben.

00:37:35: Oder im Fall von Peter III sogar von zwei Komma drei Kilometern.

00:37:39: Jemand meinte mal zu mir je kleiner die Dinge, die man sich anschauen möchte, desto größer ist das Gerät dazu?

00:37:46: Das ist vollkommen wichtig.

00:37:47: also meine Kollegen aus der Teilchen Physik, die singen da ein Lied ich mein Der LHC in der Schweiz is ja schon riesig und wir reden darüber dass der Future Circular Collider ein Vielfaches davon sein soll.

00:37:59: Je genauer wir was anschauen müssen, desto größere Geräte müssen wir zur Zeit bauen.

00:38:03: Auf der anderen Seite hatte ich ja schon gesagt Daisy versucht natürlich auch da hier führen zu sein.

00:38:08: Wir machen hier ganz spezielle Forschung natürlich auch um diese Geräten zu verkleinern und die gleichen Effekte zu erzielen.

00:38:14: Jetzt hat man verschiedene Experimentierräume so drum herum um diesen Ring um dieser Röhre.

00:38:20: Wie ist es denn jetzt kann?

00:38:21: man können wahrscheinlich verschiedene Forschungsteams da gleichzeitig dann arbeiten und tatsächlich diesen Strahl abbekommen für ihr Experiment, oder?

00:38:30: Wie funktioniert das denn dann?

00:38:32: Ja im Prinzip ist es tatsächlich so.

00:38:33: Also wir haben diese tangential abgehenden Strahlführungen Und die Elektronen flitzen ja einfach in dem Speichering im Kreis.

00:38:39: Das heißt jedes mal wenn sie eine Magnetstruktur passieren ein sogenannte Undulator Dann erzeugen Sie die Röntgenstrahlung und bei PETA-III Haben wir glaube ich zwischen zwanzig und dreißig Undulatoren drin Und das heißt, ich kann zwanzig bis dreißig Mal zeitgleich Röntgenstrahlung erzeugen.

00:38:54: Das heißt, Ich habe halt zwanzzig bis dreizig Parallelaufenexperimente.

00:38:58: Es gibt andere Synchrotrons weltweit Da hab' ich sogar bis ein hundert Strahlführungen, das ist alles noch ein bisschen dichter gepackt als bei Petra Dreidran.

00:39:08: Das heißt da findet auch tatsächlich dann dieser Betrieb statt und wenn man sich vorstellt dass an jeder Strahlstation irgendwie fünf Personen schon mal per See arbeiten, da noch fünf oder sechs sieben Messgäste da sind, dann wird es doch relativ voll irgendwann am Synkot drin auch.

00:39:21: Ja Fabian letzte Frage vielleicht kannst du mal so zusammenfassen was wir jetzt alles gehört haben?

00:39:26: Glaubst du denn, dass diese Synkrotron-Experimente in Zukunft eine Schlüsselrolle spielen werden dabei?

00:39:32: Wie Batteriezellen optimiert werden?

00:39:35: und um da wirklich noch weiteres rauszuholen.

00:39:38: Und ist es vielleicht aus deiner Sicht auch so das manche Batterieforscher dieses Potenzial auch noch ein bisschen unterschätzt derzeit?

00:39:47: Ich würde sagen, Synkotrons haben in den letzten dreißigvierzig Jahren schon eine Rolle gespielt bei der Batterieforschung also eine sehr entscheidende Runde, würde ich sagen.

00:39:59: Wenn man dreißig Jahre zurückblickt was ein Laborgerät konnte und was das Synkrotron damals schon liefern konnte dann war für das mechanistische Verständnis von Alterungsprozessen oder von den elektrochemischen Prozessen in der Zelle des Synkotrons immer schon ne wichtige Komponente in den Forschungstätigkeiten von Batterieforschern auch für eigentlich jede Energietechnologie und darüber hinaus, wie wir gehört haben.

00:40:31: Aber es ist meines Erachtens komplementär.

00:40:36: also man kommt nie ohne Labormessungen aus.

00:40:42: schon allein die Vorbereitung.

00:40:44: ich kann eigentlich selten ans Synchrotron gehen und sagen so hier ist meine Probe ich habe keine Ahnung was passieren wird sondern Es braucht viel Vorbereitung.

00:40:54: Das heißt, ich komme meistens schon mit einer gewissen Erwartungshaltung an Synchrotron idealerweise zumindest um dann gezielt Versuche durchzuführen und insofern wird das Synchro-Tron definitiv auch weiterhin eine sehr wichtige Rolle spielen bei allem was mit den Prozessern im Inneren der Zelle zu tun hat.

00:41:19: Ich denke insgesamt ermöglicht das Synchrotron von einem trial-and-error Ansatz auch so ein bisschen zu einem Designansatz zu gehen.

00:41:29: Ich habe die Möglichkeiten, Dinge zu beobachten und anschließend zurückzugehen und dieses Material zu verbessern.

00:41:37: Und ich glaube hier bietet der Synchotron einfach eine unglaubliche Palette an Möglichkeiten, die man im Labor nicht hat.

00:41:51: sicherlich Sicherheiten größeres Thema sein und wie wir besprochen haben, kommerzielle Zellen.

00:41:59: Das heißt das Synkrotron ist auch ständig im Wandel.

00:42:02: Viele der Sachen die wir vor zwanzig Jahren am Synkotron durchführen mussten sind mittlerweile in einer Laboranwendung gelandet.

00:42:09: aber das Synketron hatte immer eine Vorreiterrolle bei den ganzen Dingen weil man sich diese Sachen dort erstmal von Hand zusammen baut und schaut wie muss eigentlich dieser Aufbau sein?

00:42:20: Und dann habe ich diese hohe Brillanz, diese super Auflösung um Versuche durchzuführen

00:42:28: die

00:42:28: so mit normalen Laborgeräten erstmal nicht nötig sind.

00:42:32: und wie wir gehört haben gibt es eben diese Bestrebungen das wieder zurückzuführen in Laboranwendung.

00:42:39: Um wieder Platz zu machen für neue Ideen, neue Versuche, Versuchsturchführungen.

00:42:49: Ich gehe sehr gerne an Synchrotronen, weil es einen sehr guten Lerneffekt für die Doktoranden hat.

00:42:54: Unsere Spektrometer hier im Labor sind immer aus wie Kaffeemaschinen.

00:42:57: Da ist eine Höhletrum und ein Computer davor.

00:43:01: Und

00:43:02: ich

00:43:02: bin nur noch ein Anwender!

00:43:04: Wir sind am Synchatron auch nur Einanwender.

00:43:07: aber man muss sich viel mehr Gedanken machen über was geht ja eigentlich vor?

00:43:12: Was sind die Schritte, die jetzt abarbeiten muss damit ich das Experiment starten kann und man sieht die einzelnen Komponenten an diesen Geräten.

00:43:21: Und ich finde, das hat einen unglaublichen Lerneffekt für die Leute, die wir ja als Experten für die Batterieforschung ausbilden

00:43:28: wollen.".

00:43:29: Ja ein schönes Schlusswort!

00:43:31: Martin Fabian, herzlichen Dank für eure Einschätzung und Einblicke.

00:43:35: Liebes Publikum – Wir sehen oder hören uns wieder am nächsten Sonntag auf allen Podcast-Plattformen oder auf YouTube.

00:43:41: Macht's gut bis dahin.

00:43:42: Tschüss!

00:43:44: Wir freuen uns, dass ihr zugehört habt.

00:43:46: Und noch mehr freuen würden Patrick und ich uns darüber, wenn ihr diesen Podcast bewertet!

00:43:51: Da gibt's meist so eine Fünf-Sterne-Funktion – das ist für uns immer ganz toll, wenn wir so wissen was wir in Zukunft besser machen können.

00:43:58: Wenn nicht schon passiert dann abonniert auch gerne den geladen Podcast und empfieh'n uns auch gerne weiter.

00:44:04: Bedanken wollen wir uns bei all unseren Gesprächsgästen speziell unseren Partnerinstituten und natürlich allen die hinter den Kulissen sonst noch mitwirken.

00:44:16: Geladen!

00:44:17: Der Batterie-Podcast mit Daniel Messling und Patrick Rosen.

00:44:24: Dieser Podcast

00:44:25: wird produziert

00:44:26: vom Helmholtz Institut Ulm, dem Exzellenzklaster Polis & Celeste, dem Center for Electrochemical Energy Storage Ulm&Karlsruhe

00:44:34: eine Forschungsplattform

00:44:35: des Karlsruher Instituts für Technologie und der Universität Ulm.

00:44:40: Außerdem unterstützen diesen Podcast das Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg.