Pioniere der Innovation: Die Batterie, die die Welt veränderte

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Wenn Sie diesen Artikel auf einem Smartphone, Tablet oder Laptop lesen, sollten Sie sich bei Dr. M. Stanley Whittingham bedanken. In den 1970er Jahren arbeitete Dr. Whittingham in der Forschung bei ExxonMobil in Clinton, New Jersey, als er den Prototypen einer vollkommen neuen Technologie entwickelte: die wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie.

Für diese fortschrittliche Arbeit gewann Dr. Whittingham neben Dr. John Goodenough von der University of Texas in Austin und Dr. Akira Yoshino von der Universität Meijo in Nagoya, Japan, 2019 den Nobelpreis in Chemie. Heute ist Whittingham ein renommierter Professor für Chemie und Werkstoffkunde an der Binghamton University in New York.

Während seiner Zeit an der Universität ermöglichte  seine Forschung die  Entwicklung der wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterie. Er und sein Team entdeckten insbesondere, dass sich die Ionen,  wenn sie zwischen Platten aus Titansulfiden gebunden werden, zwischen den positiven und negativen Kontakten vor und zurück bewegen können, , sodass Strom erzeugt wird.

Mit Lithium-Ionen-Batterien „haben wir Zugang zu einer technischen Revolution erhalten“, sagte Sara Snogerup Linse, Professorin für physikalische Chemie an der Universität Lund in Schweden, die dem Komitee für den Chemie-Nobelpreis vorsitzt.

Wiederaufladbare Batterien gab es bereits seit Jahrzehnten, als  Whittingham sein Modellvorstellte. Doch die wiederaufladbaren Batterien von damals waren unhandlich und bleisäurehaltig – die Art von Batterie, die heute noch in vielen Autos vorzufinden ist. Und obwohl die Einweg-Batterie weit verbreitet war,  war es sowohl ärgerlich als auch kostspielig, diese nach der Entladung immer wieder  zu ersetzen.

Vorherige Forschungen  zeigten, , dass das hochreaktive  Lithium zum Speichern von Energie genutzt werden könnte, doch erst Whittingham verstand, wie man dies bei Raumtemperatur ohne Explosionsgefahr umsetzen konnte. Für seinen Prototyp verwendete er Titansulfid, ein 2,5-Volt-Material. Dieses ist robust und lieferte damit die Grundlage für moderne Lithium-Ionen-Batterien.

1980 arbeitete Whittingham mit seinem Kollegen John Goodenough, der ebenfalls den Nobelpreis gewann, an der University of Texas in Austin zusammen. Ziel war es,seinen ersten Durchbruch, unter Verwendung von Metalloxiden und höheren 4-Volt-Materialien zu optimieren. Aufbauend auf dieser Arbeit konnte dann Yoshino in Japan die erste kommerzielle Lithium-Ionen-Batterie entwickeln.

Die Lithium-Ionen-Technologie versorgt heute Laptops, Tablets, Mobiltelefone und die meisten Elektrofahrzeuge mit Strom. Sie ermöglicht sogar, dass solarbetriebene Flugzeuge wie das Rekordflugzeug Solar Impulse 2 ihren Flug nach Sonnenuntergang fortsetzen können. Stromnetze, die auf nicht durchgängig vorhandenen Stromquellen wie Wind- oder Solarenergie basieren, beginnen ebenfalls, auf die Lithium-Ionen-Batterien zu setzen, um Energie zu speichern, wenn die Nachfrage die Leistung übersteigt.

Whittingham, Goodenough und Yoshino bauten jeweils auf der Arbeit der anderen auf und verwandelten ihre erfolgreiche  Forschung gemeinsam in eine Innovation, welche die Nutzung und Speicherung von Energie weltweit verändert hat.

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