Dass die Lithium-Ionen-Batterie heute so gut für den Alltag taugt, ist drei Erfindern zu verdanken, die dafür im vergangenen Jahr mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet wurden.
Der britisch-amerikanische Festkörperchemiker Stanley Whittingham (Foto r.) experimentiert Ende der 1970er-Jahre für den Ölmulti Exxon mit Tantalsulfid und Kalium. Er stellt fest, dass geschichtetes Sulfid in seinen Zwischenräumen Ionen aus einer Metall-Anode aufnimmt – Experten sprechen vom „Interkalieren“. Dabei entsteht eine elektrische Spannung zwischen Anode und Kathode. Whittingham ersetzt später das Tantalsulfid in der Kathode durch leichteres Titansulfid und schwenkt beim Ionenspender in der Anode von Kalium um auf das weniger volatile Lithium. Whittinghams erste Zelle liefert bereits zwei Volt Spannung, ist aber hochexplosiv. Nach mehrmaligem Laden bildet das Metall Nadeln, sogenannte Dendriten. Stoßen die durch zur Kathode, kommt es zum Kurzschluss. Die örtliche Feuerwehr rückt damals so oft in Whittinghams Labor an, dass sie droht, ihm die Einsätze in Rechnung zu stellen. An der Universität Oxford nimmt kurz darauf der amerikanische Physiker John Goodenough (m.) Whittinghams Idee auf. Er vermutet, dass Oxide mehr Ionen aufnehmen können als Sulfide – und behält recht. Seine Kathode aus Lithium-Kobalt Oxid liefert prompt vier statt zwei Volt. Außerdem erkennt Goodenough als Erster, dass die Batterien nicht im geladenen Zustand gefertigt werden müssen, sondern sich auch nach dem Zusammenbau laden lassen.
Den letzten und für die Sicherheit entscheidenden Baustein steuert der Japaner Akira Yoshino (l.) bei. Anders als seine Wegbereiter ist er bei einem Konzern mit eigener Elektroniksparte angestellt, der japanischen Asahi Kasei Corporation.
Dort setzt man Anfang der 1980er-Jahre große Hoffnungen in portable Unterhaltungselektronik. Sony hatte kurz zuvor mit dem ersten Walkman einen Welterfolg gelandet. Yoshino entwickelt eine Anode aus Kohlenstoff, die Lithium-Ionen problemlos interkaliert. Ohne metallisches Lithium ist die Gefahr der Dendriten gebannt und der bis heute gültige Bauplan für die Lithium-Ionen-Batterie gefunden. 1991 bringt Sony die erste auf den Markt. BERND KALTWASSER