Nobelpreis 2019 - Chemie-Nobelpreis geht an Entwickler der Lithium-Ionen-Batterien

• Der Nobelpreis für Chemie geht in diesem Jahr an den in Jena geborenen US-Amerikaner John Goodenough, den in Grossbritannien geborenen Stanley Whittingham und den Japaner Akira Yoshino für die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien.
• Das hat die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften am Mittwoch in Stockholm bekannt gegeben.

Die Auszeichnung würdigt ihre Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien.

Die Arbeit der drei Forscher habe den Weg geebnet für mobile Geräte wie Smartphones und Laptops, aber auch für die Energiewende hin zu erneuerbaren Energien, teilte die Akademie weiter mit.

Ölkrise war der Auslöser für die Forschungen

Die Batterien können grosse Mengen an Solar- und Windenergie speichern und machen so eine Welt frei von fossilen Kraftstoffen möglich. Die Geburtsstunde der Lithium-Ionen-Batterie war die Ölkrise der 1970er Jahre.

Stanley Whittingham von der Binghampton University, die zur State University of New York gehört, entdeckte ein extrem energiereiches Material, das er für eine innovative Kathode in einer Lithium-Batterie nutzte. Diese bestand aus Titandisulfid und enthält auf molekularer Ebene «Löcher», in die sich reversibel Lithium-Ionen einfügen können.

Noch schwach und explosiv

Allerdings war diese Batterie noch relativ schwach, sie produzierte eine elektrische Spannung von rund zwei Volt. Wegen der Instabilität des Anoden-Materials – metallisches Lithium – war die Batterie für den Alltagsgebrauch zudem zu explosionsgefährdet.

John Goodenough von der University of Texas verbesserte diese Batterie entscheidend, indem er vorschlug, ein Metalloxid anstelle eines Metallsulfids für die Kathode zu verwenden. 1980 zeigte er, dass sich Whittinghams Batterie mit Kobaltoxid als Kathodenmaterial von zwei auf vier Volt steigern liess. Dieser Durchbruch ermöglichte weitaus stärkere Batterien.

Resultat: leichter und robuster Akku

Akira Yoshino von der Asahi Kasei Corporation in Tokio und der Meijo University in Nagoya entwickelte die erste kommerzielle Lithium-Ionen-Batterie im Jahr 1985. Anstelle von explosivem metallischen Lithium als Anodenmaterial nutzte er das weitaus stabilere Petrolkoks, ein auf Kohlenstoff basierendes Material, das aus Erdöl gewonnen wird und Lithium-Ionen aufnehmen und abgeben kann.

Das Ergebnis war ein leichter, robuster Akku, der sich hunderte Male auf- und entladen liess, bevor seine Leistung nachliess. 1991 kam diese revolutionäre Entwicklung auf den Markt und stiess eine Revolution an, die letztlich Smartphones und Elektrofahrzeuge ermöglichte.

Fluss der Ionen

Der Vorteil des Lithium-Ionen-Akkus sei, dass er nicht auf chemischen Reaktionen beruhe, sondern auf dem Hin- und Herfliessen von Lithium-Ionen zwischen Anode und Kathode, schrieb das Nobelpreis-Komitee.

Goodenough konnte vom Komitee vorerst nicht erreicht werden

Der 1922 geborene Goodenough ist der älteste Nobelpreisträger überhaupt. Er wusste zunächst nichts von seiner Auszeichnung. Man habe den 97-jährigen Wissenschaftler im Gegensatz zu den anderen beiden Preisträgern am Morgen nicht erreichen können, sagte Göran Hansson, der Generalsekretär der Akademie. Man wisse deshalb nicht, was er zum Preis sage und ob er zur Verleihung nach Stockholm reisen werde.

«Wir hoffen, dass er kommt», sagte Sara Snogerup Linse, Mitglied des Chemie-Nobelkomitees. Sie vermutete, dass die Probleme beim Erreichen des Preisträgers schlichtweg mit der Zeitverschiebung zwischen Europa und Nordamerika zusammenhingen. «Es war zu dem Zeitpunkt 4.00 Uhr morgens in Texas. Vielleicht hat er geschlafen und das Telefon abgestellt», sagte Linse. Mit seinem Alter habe das nichts zu tun.

Die renommierteste Auszeichnung für Chemiker ist derzeit mit 9 Millionen Schwedischen Kronen – rund 900'000 Franken – dotiert. Offiziell ausgezeichnet werden die Geehrten am 10. Dezember, dem Todestag von Preisstifter und Dynamit-Erfinder Alfred Nobel, in Stockholm.

In der Chemie haben die Amerikaner die Nase vorn

Die seit 1901 verliehenen Chemie-Nobelpreise gingen vor allem an amerikanische Forscher. Die erste Auszeichnung erhielt der Niederländer Jacobus van't Hoff für die Entdeckung von Gesetzen der Osmose. Von den Preisträgern der vergangenen zehn Jahre waren indes 16 der insgesamt 27 Preisträger Amerikaner oder amerikanische Doppelbürger.

Die Schweizer Nobelpreisträger für Chemie

• 

  Jacques Dubochet, 2017

  für das von ihm entwickelte Verfahren der Kryo-Elektronenmikroskopie.

  Keystone

• 

  Kurt Wüthrich, 2002

  für seine bahnbrechenden Arbeiten zur Strukturaufklärung von Proteinen mittels kernmagnetischer Resonanzspektroskopie.

  Keystone

• 

  Richard Ernst, 1991

  für seine bahnbrechenden Beiträge zur Entwicklung der hochauflösenden magnetischen Kernresonanz-Spektroskopie (NMR)

  Keystone

• 

  Vladimir Prelog, 1975

  (geboren in Bosnien/Herzegowina, Schweizer seit 1959) für seine Arbeiten über die Stereoisomerie von organischen Molekülen.

  Keystone

• 

  Hermann Staudinger, 1953

  (gebürtiger Deutscher, Schweizer seit 1920) für seine Entdeckungen auf dem Gebiet der makromolekularen Chemie.

  Keystone

• 

  Leopold Ružička, 1939

  (geboren in Kroatien/Slawonien, seit 1917 Schweizer) für seine Arbeiten über Polymethylene und höhere Terpenverbindungen.

  ETH Bibliothek / Wikicommons

• 

  Paul Karrer, 1937

  Er enträtselte die chemische Struktur von Pflanzenfarbstoffen und Vitaminen. Und er zeigte, wie im Körper aus dem Rüebli-Farbstoff Beta-Carotin Vitamin A entsteht.

  Nobel Foundation / Wikicommons

• 

  Alfred Werner, 1913

  (gebürtiger Elsässer, seit 1895 Schweizer) für seine Arbeiten über die Bindungsverhältnisse der Atome im Molekül. Durch seine Arbeit hat er ältere Forschungsgebiete geklärt und neue erschlossen, insbesondere im Bereich der anorganischen Chemie.

  ETH Bibliothek / Wikicommons