Chemie-Nobelpreis für Entwicklung des Lithium-Ionen-Akkus
Der Chemie-Nobelpreis 2019 geht an John B. Goodenough, Stanley Whittingham and Akira Yoshino für die Entwicklung des Lithium-Ionen-Akkumulators.
Die Grundlagen für die Entwicklung der heute allgegenwärtigen Lithium-Ionen-Akkus wurde während der Ölkrise der 1970er-Jahre gelegt: Der Ölkonzern Exxon investierte damals viel Geld in die Entwicklung von Energiequellen abseits fossiler Treibstoffe. Stanley Whittingham hatte 1972 von der Universität Standford zu Exxon gewechselt und entdeckte hier ein energiereiches Material (Titandisulfid), in dessen Hohlräumen Lithium-Ionen eingebaut (interkaliert) werden konnten und das daher als Kathodenmaterial für eine Li-Batterie in Frage kam.
John B. Goodenough, damals Professor an der Universität Oxford, sagte voraus, dass ein Metalloxid wesentlich bessere Eigensaften als Kathodenmaterial aufweisen müsste als das von Whittingham verwendete Metallsulfid. Nach einer systematisch angelegten Suche nach möglichen Kandidaten konnte er 1980 zeigen, dass mit Kobaltoxid eine Batteriezelle mit einer Spannung rund 4 Volt realisiert werden konnte.
Kommerzieller Einsatz durch neues Anodenmaterial
Mit diesem Kathodenmaterial schuf Akira Yoshino, Mitarbeiter der Asai Kasei Corporation in Japan 1985 das Prinzip der ersten kommerziell einsetzbare Lithium-Ionen-Batterie. Der wesentliche Schritt dazu war, die bis dahin verwendeten Anoden aus dem viel zu reaktiven metallischen Lithium durch Kohlenstoff-Lithium-Interkalationsverbindungen zu ersetzen, wie sie heute breitflächig verwendet werden. An beiden Polen der Zelle kommen damit Materialien zum Einsatz, die Lithium in ihre Struktur einbauen können, sodass die elektrische Spannung nicht durch eine chemische Reaktion erzeugt wird, die das Elektrodenmaterial abbaut.
Akkus auf der von den diesjährigen Chemie-Nobelpreisträgern entwickelten Basis kamen 1991 erstmals auf den Markt und haben als leichte, wiederaufladbare elektrochemische Energiequellen seither den Einsatz von tragbareren elektronischen Geräten, aber auch von Elektrofahrzeugen revolutioniert.
