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Nobelpreis für Entwickler der Lithium-Ionen Akkus

Die meisten mobilen Geräte werden Lithium-Ionen Akkumulatoren betrieben, denn diese vereinen die meisten Eigenschaften, welche wir für den alltäglichen Einsatz benötigen. Daher findet man auch im Großteil der Elektroautos Energiespeicher vor, welche aus Lithium-Ionen Akkus bestehen.

Zu den positiven Eigenschaften der Lithium-Ionen Energiespeicher gehören zum Beispiel:

  • Kein Memory-Effekt
  • Eine relativ lange Lebensdauer
  • Hohe Energiedichte (sie sind ca. 60% kleiner und leichter als vergleichbare NiCd (Nickel-Cadmium) Akkus)
  • Geringe Selbstentladung
  • Hohe Stromstärke

Das wir die Lithium-Ionen-Akkus überhaupt nutzen können, haben wir den Forschungen von John Goodenough, Stanley Whittingham und Akira Yoshino zu verdanken. Während der siebziger und achtziger Jahre forschten die drei Wissenschaftler bestehend aus dem Amerikaner John Goodenough, dem Briten Stanley Whittingham und dem Japaner Akira Yoshino an den Lithium-Ionen Akkuzellen.

Der Mineralölkonzern Exxon hat schon früh erkannt, dass man sich nicht immer auf das Erdöl verlassen sollte. Denn immer wieder gab es verschiedene Krisen, welche das Erdöl sehr teuer werden ließen oder in denen die Lieferungen ganz verebbten. Das US-Unternehmen räumte daher seinen Wissenschaftlern weitgehende Freiheiten ein, damit diese möglichst gute Ergebnisse erzielen konnten.

Im Jahr 1972 fing der amerikanische Chemiker Stanley Whittingham bei Exxon an, dort befasste er sich mit superleitfähigen Materialien. Im Rahmen seiner Forschungen beschäftigte er sich auch mit den Materialeigenschaften bestimmter Metallsulfide, so kamen sie später in den Bereich der Energiespeicher. Batterien gibt es schon seit dem Jahr 1800, allerdings verfügten diese über eine geringe Leistung, waren schwer und nicht wirklich mobil. Auch Akkumulatoren, welche im Gegensatz zu normalen Batterien wieder aufgeladen werden können, gab es schon vor der Forschungsarbeit der drei Forscher.

Allerdings bestehen andere Akkus aus Blei oder Nickel-Cadmium, diese Akkuzellen sind viel schwerer als die aus Lithium-Ionen Zellen. Als sich Whittinghams mit dem Element Lithium beschäftigte, wurde schnell klar, dass es großes Potenzial hat. Allerdings gab es das Problem, dass die ersten Akkus aus Lithium-Ionen bei jedem Ladevorgang haarförmige Auswüchse an der Anode bildete, diese wuchsen mit jedem Ladevorgang, bis sie das Titandisulfid der Kathode erreicht hatten und so einen Kurzschluss ausgelöst haben.

Da der Ölpreis zu dem Zeitpunkt wieder stark gesunken war, hatte Exxon kein Interesse mehr, seine Angestellten weiter in der Richtung forschen zu lassen und so wurde nicht weiter in dem Bereich geforscht. Ein paar Jahre später griff der amerikanische Physiker John Goodenough die Idee auf, zu der Zeit forschte er an der Oxford Universität in Großbritannien.

Er testete die Möglichkeiten, Lithium-Ionen-Akkus zu verbessern und testete den Einsatz von Lithiumcobaltdioxid anstatt des Titansulfids. Allerdings war der Ölpreis noch so niedrig, dass die Autohersteller das Thema Elektromobilität noch nicht groß verfolgten.

Ein paar Jahre später benötigten die japanischen Unternehmen leistungsfähige Akkus für ihre tragbaren Elektrogeräte, also suchten die dortigen Wissenschaftler nach geeigneten Energiespeichern. In Japan erkannte Akira Yoshino als erster als Ingenieur von der Asahi Kasi Corporation, welches Potential die Lithium-Ionen Akkumulatoren haben

Yoshino hat Goodenoughs Kobaltdioxid übernommen, allerdings setzte er als Anodenmaterial Petroliumkoks ein, das ebenfalls die kleinen Lithium-Ionen aufnehmen kann. Das erste Mal wurden die Lithium-Ionen Akkuzellen 1991 von Sony bei seinen Videokameras im großen Stileingesetzt.

Mit 97 Jahren ist John Goodenough der älteste Mensch, der je einen Nobelpreis erhalten hat. Aber auch heute suchen Wissenschaftler nach neuen und besseren Energiespeichern.

Foto/Text: Kai Domroese

Über den Autor

Kai Domroese

Kai Domroese befasst sich seit dem Jahr 2010 intensiv mit dem Thema Elektromobilität, so hat er im April 2010 seinen Blog Mein-Elektroauto.com gegründet. Kai wurde im Jahr 1981 geboren und lebt in der Nähe von Hannover. Da er bis 2018 in einer Mietwohnung gewohnt hat, kennt er sich auch mit den Tücken der Elektromobilität für Mieter aus. Neben der Mobilität interessiert er sich auch für die Themen erneuerbare Energien, Plusenergiehäuser und auch Pflanzen.
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