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Chemie-Nobelpreis für die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien

SZ.de-Logo SZ.de vor 6 Tagen sz.de/hach
Nobelpreis © dpa Nobelpreis

• Der Nobelpreis für Chemie geht an drei Batterieforscher.

• John Goodenough, Stanley Whittingham und Akira Yoshino werden für ihre Beiträge zur Entwicklung von Lithium-Ionen-Speichern geehrt.

• Die Technik ermögliche eine Welt frei von fossilen Kraftstoffen, hieß es zur Begründung.

Der Nobelpreis für Chemie geht in diesem Jahr an den in Jena geborenen US-Amerikaner John Goodenough, Stanley Whittingham (in Großbritannien geboren) und Akira Yoshino (Japan) für die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien. Das gab die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften am Mittwoch in Stockholm bekannt.

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Die drei Preisträger trugen gleichermaßen zu der Entwicklung jener Stromspeicher bei, die heute im Alltag praktisch allgegenwärtig sind: In Mobiltelefonen, aber auch mehr und mehr in elektrisch angetriebenen Autos. Erst durch Lithium-Ionen-Batterien wurde es überhaupt erst möglich, E-Autos mit relevanter Reichweite zu entwickeln. Die Batterien könnten große Mengen an Solar- und Windenergie speichern und würden damit eine Welt frei von fossilen Kraftstoffen ermöglichen, hieß es zur Begründung.

Von der Grundlagenforschung zum kommerziellen Erfolg

Die Entwicklung dieser Energiespeicher geht auf die 1970er Jahre und die damalige Ölkrise zurück. In dieser Zeit entwickelte der britische Chemiker Stanley Whittingham, der derzeit an der Binghampton University im US-Bundesstaat New York lehrt, ein entscheidendes Bauteil für Lithium-Ionen-Batterien. Er verwendete ein neuartiges Material als Kathode, über die Elektronen wandern, damit Strom fließt.

Der amerikanische Materialforscher John Goodenough entwickelte in den 1980er Jahren das Material von Kathode und Anode weiter, sodass sich die Speicherkapazität der Batterien nahezu verdoppelte. Goodenough ist mit 97 Jahren der bislang älteste Nobelpreisträger, er ist Professor an der University of Texas at Austin. Auf dieser Basis entwickelte schließlich der japanische Ingenieur Akira Yoshino von der Asahi Kasei Corporation 1985 die erste kommerziell verfügbare Lithium-Ionen-Batterie.

Der Vorteil dieses Batterietyps liegt nicht nur in seiner - im Vergleich zu älteren Varianten - sehr hohen Energiedichte. Lithium-Ionen-Batterien wurden auch deshalb so ein durchschlagender Erfolg, weil sie diese Speicherleistung über viele Ladezyklen hinweg aufrecht erhalten.

Grund dafür ist das Konstruktionsprinzip. In anderen Batterien verbrauchen sich die Elektroden durch chemische Reaktionen bei jedem Lade- und Entladevorgang ein bisschen und die Speicherleistung lässt relativ rasch nach. Bei Lithium-Ionen-Akkus fließen geladene Lithium-Ionen zwischen den beiden Elektroden hin und her, ohne dass dabei ein Bauteil verschleißt.

Nach Ansicht des Nobelkomitees hat dieser Batterietyp das Leben der Menschheit "revolutioniert" und die Grundlage für eine kabellose Gesellschaft gelegt, die nicht mehr von fossilen Energieträgern wie Gas und Öl abhängig ist. Dies sei von "größtem Nutzen für die Menschheit".

Bislang wurden fünf Frauen mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet

Im vergangenen Jahr ging der Preis zur Hälfte an die Amerikanerin Frances Arnold (California Institute of Technology), und zur anderen Hälfte an George Smith (University of Missouri, USA) sowie den Briten Gregory Winter (Laboratory of Molecular Biology, Cambridge). Das Nobelkomitee ehrte die Preisträger für ihre Beiträge zur umweltfreundlichen Herstellung von chemischen Stoffen. Die Wissenschaftler nutzten Prinzipien der natürlichen Evolution, um damit Enzyme und Antikörper maßzuschneidern.

63 Mal wurde der Preis an nur eine einzelne Person vergeben. Bislang wurden nur fünf Frauen mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet. Frederick Sanger ist der einzige Mensch, der den Preis bereits zwei Mal erhielt: im Jahr 1958 und 1980.

Am Donnerstag werden in der Kategorie Literatur Preisträger sowohl für das Jahr 2018 als auch das Jahr 2019 benannt, nachdem der Preis im vergangenen Jahr wegen eines Skandals bei der Vergabe-Institution nicht vergeben worden war. Am Freitag und Montag werden schließlich die Träger des Friedens- und des Wirtschafts-Nobelpreises bekanntgegeben. Offiziell ausgezeichnet werden die Geehrten am 10. Dezember, dem Todestag von Preisstifter und Dynamit-Erfinder Alfred Nobel, in Stockholm und Oslo.

Der Preis ist mit 9 000 000 Kronen dotiert, das entspricht rund 830 000 Euro.

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