Nobelpreis: Die Erfinder des Lithium-Ionen-Akkus bekommen den Nobelpreis

Eine Welt ohne fossile Brennstoffe braucht gute Akkus. Erst der Lithium-Ionen-Akku machte dank seiner hohen Speicherkapazität Anwendungen wie elektrische Autos mit hoher Reichweite möglich. 2019 wurde die Erfindung mit dem Nobelpreis in Chemie ausgezeichnet.

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Künstlerische Darstellung eines Lithium-Ionen-Akkus und seiner Anwendungen
Künstlerische Darstellung eines Lithium-Ionen-Akkus und seiner Anwendungen (Bild: Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences)

John Goodenough, Stanley Whittingham und Akira Yoshino wurden von der schwedischen Akademie der Wissenschaften für die Erfindung des Lithium-Ionen-Akkus mit dem Nobelpreis in Chemie ausgezeichnet, für einen Akku, der eine Welt ohne fossile Brennstoffe möglich macht.

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Whittingham entwickelte während der Ölkrise den ersten funktionierenden Lithium-Ionen-Akku auf Basis von Titandisulfid in der Kathode. Freiräume in diesem Material können die Lithium-Ionen aufnehmen und beim Laden des Akkus wieder abgeben. John Goodenough verbesserte die Kathode durch die Nutzung von Lithium-Kobalt-Oxid, das eine höhere Spannung möglich machte. Akira Yoshino fand heraus, dass Kohlenstoff als Anodenmaterial geeignet ist und entwickelte so den ersten kommerziell nutzbaren Lithium-Akku, der 1991 auf den Markt kam.

Trotz seines hohen Alters war der inzwischen 97-jährige John Goodenough in den vergangenen Jahren noch immer in der Wissenschaft aktiv. Seitdem wurde die von ihm eingeführte Technik immer weiter verbessert. Eines der Ziele seiner Forschung ist die Umsetzung seiner ursprünglichen Idee eines Lithium-Ionen-Akkus mit reiner Lithium-Anode. John Goodenough war heute bei der Präsentation aus einem guten Grund nicht erreichbar. Er ist in London, wo ihm heute die seit 1731 jährlich verliehene Copley-Medaille der Royal Society verliehen wird.

Die von Yoshino eingeführte Kohlenstoffanode machte die Technik zwar umsetzbar, aber in einer vollständig geladenen Anode wiegt der Kohlenstoff zehnmal so viel wie das enthaltene Lithium. Anoden aus reinem Lithium-Metall sind dagegen technisch schwieriger umsetzbar, weil das Lithium beim Ladevorgang Verästelungen bildet, die die Kathode erreichen und kurzschließen können. Dabei wird nicht nur der Akku zerstört, sondern auch große Wärmemengen frei.

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Fortschritte in der Entwicklung des Lithium-Akkus machen inzwischen auch den Ersatz des vergleichsweise seltenen Kobalts in der Kathode möglich. An einem Akku mit ähnlicher Kapazität ohne Lithium wird dagegen noch immer gearbeitet.

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