Weltverändernd: Nobelpreis für Chemie geht an drei Akku-Forscher

Nobelpreise zeichnen oftmals komplexe wissenschaftliche Sachverhalte aus, mit denen es Verbraucher allenfalls indirekt zu tun haben. Beim aktuellen Nobelpreis in der Sparte Chemie geht es um eine Technologie, die praktisch jeder im Einsatz hat: den Lithium-Ionen-Akku. Die alljährlich vergebenen Nobelpreise werden dieser Tage bekannt gegeben. Gestern war die Physik an der Reihe, heute folgte die Bekanntgabe in der Sparte Chemie. Und man kann sicherlich behaupten, dass hier drei Forscher geehrt werden, die maßgeblich unseren heutigen Alltag geprägt haben. Denn ohne John Goodenough, Stanley Whittingham und Akira Yoshino würden viele diese Zeilen hier nicht lesen können - jedenfalls nicht in ihrer derzeitigen Form, also per Smartphone und Co.
Stanley Whittinghams Batterie... ...und jene von John Goodenough Denn die drei voneinander unabhängig geehrten Wissenschaftler werden für ihre Arbeit an der Lithium-Ionen-Batterie ausgezeichnet. Diese stecken in praktisch jedem technischen Gerät, das eine mobile Stromversorgung nutzt, also Smartphones, Laptops und, und, und. Und hier schließlich die Funktionsweise von Lithium-Ionen-Akkus, wie wir sie heute kennen

Explosive Anfänge

Die Grundlagen für diese Art des Akkus legte Stanley Whittingham während der Ölkrise in den 1970ern. Der an der Binghamton University tätige Wissenschaftler wollte Energie-Technologien entwickeln, die auf fossile Brennstoffe verzichten. Er forschte an Supraleitern und entdeckte ein Material mit enormer Energie-Dichte, nämlich Titan-Disulfid. Diese Art der (zu schwachen) Lithium-Batterie war aber nicht für den Praxisgebrauch einsetzbar, vor allem weil metallisches Lithium zu reaktiv ist und explodieren kann.

John B. Goodenough von der University of Texas in Austin änderte Whittinghams Kathode und sagte voraus, dass diese ein höheres Potenzial hätte, wenn man statt des Disulfids auf Oxid setzt. 1980 gelang es ihm mit Kobaltoxid, die Spannung von zwei auf vier Volt zu verbessern.

Goodenoughs Kathode war schließlich die Grundlage für Akira Yoshino (Meijo University, Nagoya). Dieser erschuf jene kommerzielle Lithium-Ionen-Batterie wie wir sie heute kennen. Yoshino ersetzte das reaktive Lithium der Anode durch Petrolkoks, ein Karbonmaterial, das wie Kobaltoxid an der Kathode Lithium-Ionen einlagern kann. Das Ergebnis war eine leichte und widerstandsfähige Batterie, die hunderte Male aufgeladen werden konnte, bevor sie an Leistung einbüßt.