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Nobelpreis für Chemie 2019

Königlich Schwedische Akademie ehrt Erfinder der Lithium-Ionen-Batterie

| Redakteur: Alexander Stark

Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften verleiht den Nobelpreis für Chemie 2019 an John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham und Akira Yoshino für die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien.

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Der Chemie-Nobel-Preis geht 2019 an die Entwickler der Lithium-Ionen-Batterie.
Der Chemie-Nobel-Preis geht 2019 an die Entwickler der Lithium-Ionen-Batterie.
(Bild: The Royal Swedish Academy of Sciences)

Oslo/Schweden – Der Nobelpreis für Chemie 2019 würdigt die Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterie. Dieser leichte, wiederaufladbare und leistungsstarke Akku begegnet uns heute überall: von Mobiltelefonen über Laptops bis hin zu Elektrofahrzeugen. Lithium-Ionen-Batterien ermöglichen auch die Speicherung von Energie aus erneuerbaren Quellen wie Solar- und Windenergie.

Der Grundstein für die Lithium-Ionen-Batterie wurde während der Ölkrise in den 1970er Jahren gelegt. Stanley Whittingham arbeitete damals an der Entwicklung von Verfahren, die eine Alternative zu Erdöl bieten könnten. Er begann mit der Erforschung von Supraleitern und entdeckte dabei ein besonders vielversprechendes Material, aus dem er eine Kathode für eine Lithium-Batterie herstellte. Diese wurde aus Titandisulfid gefertigt, das auf molekularer Ebene Lithium-Ionen aufnehmen kann. Die Anode der Batterie wurde teilweise aus metallischem Lithium hergestellt, das einen starken Impuls zur Freisetzung von Elektronen ausübt. Das Ergebnis war eine Batterie mit einer Leistung von etwas mehr als zwei Volt. Metallisches Lithium ist jedoch reaktiv und die Batterie war zu explosionsgefährlich, um alltagstauglich zu sein.

Auf der Grundlage der Kathode von Goodenough entwickelte Akira Yoshino 1985 die erste kommerziell nutzbare Lithium-Ionen-Batterie.
Auf der Grundlage der Kathode von Goodenough entwickelte Akira Yoshino 1985 die erste kommerziell nutzbare Lithium-Ionen-Batterie.
(Bild: The Royal Swedish Academy of Sciences)

John Goodenough prognostizierte, dass die Kathode noch mehr Potenzial haben würde, wenn sie mit einem Metalloxid anstelle von Metallsulfid hergestellt würde. Nach weiterer Forschungsanstrengung zeigte er 1980, dass Kobaltoxid mit interkalierten Lithiumionen bis zu vier Volt erzeugen kann. Dies stellte einen wichtigen Durchbruch dar und führte schließlich zu wesentlich leistungsfähigeren Batterien.

Auf der Grundlage der Kathode von Goodenough entwickelte Akira Yoshino 1985 die erste kommerziell nutzbare Lithium-Ionen-Batterie. Anstatt in der Anode reaktives Lithium zu verwenden, griff er auf Petrolkoks zurück, einem Kohlenstoffmaterial, das, wie das Kobaltoxid der Kathode, Lithiumionen einlagern kann.

Das Ergebnis war ein leichter, strapazierfähiger Akku, der hunderte Male aufgeladen werden konnte, bevor seine Leistung nachließ. Der Vorteil von Lithium-Ionen-Batterien besteht darin, dass sie nicht auf chemischen Reaktionen basieren, die die Elektroden zerstören, sondern auf Lithium-Ionen, die zwischen Anode und Kathode hin und her fließen.

Die Preisgewinner 2019

John B. Goodenough, geboren 1922 in Jena, Deutschland. Promotion 1952 an der University of Chicago, USA. Virginia H. Cockrell Lehrstuhl für Ingenieurwesen an der University of Texas at Austin, USA.

Stanley Whittingham, geboren 1941 in Großbritannien. Promotion 1968 an der Oxford University, Großbritannien. Ausgezeichneter Professor an der Binghamton University, State University of New York, USA.

Akira Yoshino, geboren 1948 in Suita, Japan. Promotion 2005 an der Osaka University, Japan. Ehrenmitglied der Asahi Kasei Corporation, Tokio, Japan und Professor an der Meijo University, Nagoya, Japan.

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