Von Kupfer zu Lithium – eine Parade von Erfindern

 

Alessandro Volta: In Voltas Batterie wurde eine Zelle mit drei Arten von Leitern ausgestattet: Einer Kupferplatte, einer Zinkplatte und und Trennmaterial zwischen den beiden Platten wie z.B. ein Stück Pappe das in Salzwasser getränkt wurde und somit leitfähig ist. Diese Konstruktion produzierte einen konstanten Ladungsstrom, eine Spannung, die die Bezeichnung 1 Volt erhielt. Die gewünschte Spannung wurde durch die Serienkopplung der Zellen erreicht.

Michael Faraday: Während der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts trug der Engländer Michael Faraday zur Entwicklung von Batterien bei. Innerhalb der Elektrolyse prägte er die Begriffe Anode, Kathode, Elektrode, Separator und Elektrolyte. Er schuf auch den Vorgänger zum Elektromotor. Der Begriff Farad, das Maß für elektrische Kapazität, wurde nach Michael Faraday benannt.

John Daniell: Der britische Chemiker John Daniell verbesserte die elektrische Zelle, indem er Kupfer und Zink in einer Flüssigkeit bestehend aus Schwefelsäure Benutzte. Diese Zelle konnte gleichmäßige Spannung auf viel effektivere Weise als Voltas Lösung produzieren.

Gaston Planté: Endlich wird die Speicherung von Energie möglich: Der Franzose Gaston Planté erfand während der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts eine wiederaufladbare Batterie, auch Akkumulator genannt, nämlich die Bleisäure-Batterie. Diese von ihm erfundene Technik wird bis heute noch in Autobatterien angewendet.

Die Technik in einer aufladbaren Batterie basiert darauf, dass chemische Energie bei der Anwendung in elektrische Energie umgewandelt wird. Wenn man dann die Batterie lädt, wird elektrischer Strom/Spannung in chemische Energie umgewandelt.

Carl Gassner: Die erste trockene Batteriezelle mit Zink und Kohle wurde vom Franzosen Carl Gassner erfunden. Der Betriff Trockenbatterie stammt daher, dass ein Verdickungsmittel die Elektrolyte am Platz hält, so dass die Batterie lageunabhängig funktioniert.

Georges Leclanché: Die Braunsteinbatterie mit Zink und Mangandioxid, erfunden vom Franzosen Georges Leclanché, konnte zu erschwinglichen Preisen hergestellt werden.

Waldemar Jungner: Ende des 19. Jahrhunderts erfand der Schwede Waldemar Jungner die erste alkalische Batterie, die erst aus Nickel und Eisen bestand und wiederaufladbar war; später wurde das Eisen gegen Kadmium ausgetauscht, was eine doppelt so hohe Kapazität ergab. Da Kadmium ein umweltschädlicher Stoff ist, gibt es seit 2006 eine EU-Richtlinie, die, mit gewissen Ausnahmen, NiCd-Batterien in Konsumprodukten verbietet.

Ein Metall, das bei vielen Wissenschaftlern immer mehr Interesse weckt, ist Lithium. Bereits während der 1910er Jahre begann man, mit diesem Metall zu experimentieren. Es dauerte bis in die 1970er, bis die ersten Lithiumbatterien auf den Markt kamen, die damals noch nicht wiederaufladbar waren.

Akira Yoshino: 1985 bauten der Japaner Akira Yoshino und sein Team den ersten Prototypen einer Lithium-Ionen-Batterie. Die Arbeit basierte auf der Forschung des US-amerikanischen Chemikers John Goodenough und des französischen Wissenschaftlers Rachid Yazami. Bald wurden Lithium-Ionen-Batterien entwickelt und 1991 von Sony auf den Markt gebracht.

Die drei Hauptkomponenten einer Lithium-Ionen-Batterie sind die Anode (aus Kohle, in der Regel Grafit), Kathode (ein Metalloxid, beispielsweise Lithiumkoboltoxid) und Elektrolyte (Lithiumsalz in einer organischen Lösung). Lithium-Ionen-Batterien sind stabiler als konventionelle Lithium oder Blei und haben den großen Vorteil, dass sie wiederaufgeladen werden können

Lithium-Ionen-Batterien finden in Anwendung, so etwa in Kameras, Uhren, Mobiltelefonen etc. bis hin zu Staplern und Autos (beispielsweise im Elektro-Auto Tesla Roadster).

Batterien In kleinelektronischen Geräten wie z.B. den meisten Computern oder Mobiltelefonensind eine Version von Lithium-Ionen-Batterien, die Lithium-Polymer-Batterie oder LiPo-Batterie genannt werden und 1997 erschienen. Ein Polymer wird sowohl als Separator als auch als Behälter von Elektrolyten verwendet. Die Komponenten werden zusammen laminiert und bilden eine flexible und formbare Batterie. Was an Flexibilität gewonnen wird, verliert man im Vergleich mit der normalen Lithium-Ionen-Batterie jedoch an Kapazität.

Diese lange Forschungs- und Entwicklungsreise hat es möglich gemacht, die alten, schweren und umweltschädlichen Bleisäure-Batterien mit Batteriezellenpaketen basierend auf Lithium-Ionen-Technologie zu ersetzen. Alelions Lithium-Ionen-Batterien bieten eine einfache und umweltfreundliche Technik, bei der eine große Anzahl Batteriezellen zu einem Batteriepaket zusammengebaut werden, das genug Kraft aufweist um Fahrzeuge wie beispielsweise Gabelstapler und Autos antreiben zu können.