wissen.de Artikel
Nobelpreise: Wer sind die Preisträger des Jahres 2019?
Chemie-Nobelpreis für Lithiumionen-Batterien
Sie stecken in Handys, Kameras und Tablets, aber auch in Elektroautos oder Flugzeugen: Die Rede ist von Lithiumionen-Akkus. Eine Welt ohne diese Batterien ist heute kaum noch vorstellbar. Sie bilden die Grundlage fast aller mobilen Stromspeicher der modernen Technikwelt, weil sie überaus praktische Eigenschaften besitzen. Lithiumionen-Akkus sind leicht, haben aber trotzdem eine relativ hohe Energiedichte - und sie können unzählige Male auf- und wieder entladen werden.
Drei Wissenschaftler, denen wir diese allgegenwärtigen Stromspeicher zu verdanken haben, erhalten nun den Nobelpreis für Chemie 2019: die beiden US-Amerikaner Stanley Whittingham und John Goodenough sowie der Japaner Akira Yoshino. Wittingham entwickelte bereits in den 1970er Jahren die allererste Lithium-Batterie. Sein US-Kollege John Goodenough nutzte später sein Wissen über Feststoffe, um Whittinghams Batterie weiter zu verbessern. Er tauschte die ursprüngliche Tantadisulfid-Kathode gegen eine Elektrode aus Lithium-Kobaltoxid aus. Denn er hatte erkannt, dass Metalloxide eine höhere Energiedichte besitzen als die Sulfide.
Akira Yoshino ersetzte schließlich das metallische Lithium der Anode durch kohlenstoffhaltigen Petrolkoks mit Lithiumionen - und verhalf der Batterie damit zum entscheidenden Durchbruch. Denn zuvor hatte es Sicherheitsprobleme mit den Akkus gegeben: Das metallische Lithium ihrer Elektrode neigte dazu, sich im Laufe der Zeit zu verändern und das konnte gefährliche Kurzschlüsse hervorrufen. Yoshinos neuer Akku erzeugte eine Spannung von vier Volt und wies eine Energiedichte von 80 Wattstunden pro Kilogramm auf – mehr als jeder andere Akku dieser Zeit.
Durch ihre Arbeiten haben die diesjährigen Preisträger die Grundlagen für eine mobile, kabellose Gesellschaft geschaffen. Zudem ebneten sie den Weg für die Abkehr von fossilen Brennstoffen, denn Lithiumionen-Batterien können große Mengen an Energie von Sonne und Wind speichern, wie es in der Begründung des Nobel-Komitees heißt. Allerdings: Auch die heutigen Lithiumionen-Batterien haben ihre Grenzen. Forscher suchen daher bereits nach noch leistungsfähigeren Akkutechnologien.
