{"id":2507,"date":"2023-03-14T08:08:09","date_gmt":"2023-03-14T07:08:09","guid":{"rendered":"https:\/\/www.jauch.com\/blog\/?p=2507"},"modified":"2025-03-19T13:51:36","modified_gmt":"2025-03-19T12:51:36","slug":"die-anfaenge-der-lithium-batterie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.jauch.com\/blog\/die-anfaenge-der-lithium-batterie\/","title":{"rendered":"Die Anf\u00e4nge der Lithium-Batterie"},"content":{"rendered":"\n

Klappernde M\u00fcnzen, eine Schlange von Menschen und prasselnder Regen \u2013 kein untypisches Szenario abends vor einer gelben Telefonzelle. Diese waren fr\u00fcher die einzige Gelegenheit, sich von unterwegs bei seiner Familie oder seinen Freunden zu melden. Mittlerweile ist die rund 140-j\u00e4hrige \u00c4ra der Telefonzelle zu Ende \u2013 das Smartphone hat ihr schon vor einigen Jahren den Rang abgelaufen. <\/p>\n\n\n\n

Heute hat das Smartphone unseren Alltag erobert. Chatten, surfen, telefonieren ohne M\u00fcnzen und Wartezeit \u2013 die M\u00f6glichkeiten scheinen nahezu grenzenlos. Ihre Energie bekommen die Ger\u00e4te von Lithium-Zellen, die schnell wiederaufgeladen werden k\u00f6nnen. <\/p>\n\n\n

\n
\"Handys
Handyentwicklung: Erst immer kleiner, dann wieder gr\u00f6\u00dfer \u2013 Handys und Smartphones haben sich im Laufe der Zeit stark ver\u00e4ndert. Lithium-Batterien haben ihren Teil beigetragen. <\/em> <\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Die Suche nach dem optimalen Anodenmaterial<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Prim\u00e4re, also\nnicht wiederaufladbare Lithium-Batterien mit metallischem Lithium gibt es schon\nseit den sechziger Jahren, zumeist als Knopfzellen. Die Zellen waren nicht\nwiederaufladbar, da die Zyklisierung von Lithium \u2013 insbesondere die\nWiederaufladung \u2013 nicht so einfach m\u00f6glich ist. Doch werfen wir zun\u00e4chst einen\nBlick auf die ersten Erfolge in der Entwicklung der wiederaufladbaren Lithium-Batterie:<\/p>\n\n\n\n

\u201eDie ersten\nErfolge in Deutschland gab es Mitte der 1970er Jahre zu vermerken. Die\nEntwickler um Prof. J\u00fcrgen Otto Besenhard an der TU M\u00fcnchen waren es, die die\nM\u00f6glichkeit erkannten, die reversible Interkalation \u2013 also Einlagerung \u2013 von Alkalimetallionen\nin Kohlenstoff sowie metallische oxidische Gitter als Funktionsprinzip f\u00fcr\nwiederaufladbare Lithium-Batterien zu nutzen.\u201c, erkl\u00e4rt Dr. J\u00fcrgen Heydecke,\nDoktor der Chemie.<\/p>\n\n\n\n

Ebenso in den 70er Jahren entdeckte Stanley Whittingham, dass\nTitandisulfid Lithium-Ionen als Kathode in den Zwischengitterpl\u00e4tzen\ninterkalieren kann und gegen Lithium Metall ca. 2 Volt liefert. \u201eRocking Chair\u2013 diesen Namen gabMichel Armand wiederum dem Konzept mit zwei\nfesten Interkalationsmaterialien, wobei das Lithium zwischen Anode und Kathode\nhin und her \u201erockt\u201c. Der Name machte Furore und Bruno Scrosati bewies im Labor,\ndass dieses Funktionsprinzip wirklich realisiert werden kann.\u201c, so Heydecke.\nNun war also bewiesen, dass eine wiederaufladbare Lithium-Batterie mit zwei\nfesten Elektroden, in die Lithium Ionen eingelagert werden k\u00f6nnen, m\u00f6glich ist.<\/p>\n\n\n\n

Es fehlten nur noch die geeigneten Materialien, die eine\nmaximale Spannung erm\u00f6glichen und mit hohen Rocking Zahlen eine gro\u00dfe\nZyklenzahl ergeben. Der amerikanische Physiker John B. Goodenough sowie Akira Yoshino, der f\u00fcr Asahi Kasai t\u00e4tig war, fanden\nunabh\u00e4ngig voneinander heraus, dass lithiiertes Cobaltoxid bzw. Petrolkoks oder\nGraphit als Anodenmaterial eine mittlere Spannung von 3,6 \/ 3,7 Volt liefern\nund beim Laden \/ Entladen von 3 \u2013 4.2 V f\u00fcr mehrere 100 Zyklen halten\nkann.  <\/p>\n\n\n\n

Im Jahr 2019 schlie\u00dflich erhielten sie zusammen mit Stanley\nWhittingham den Nobelpreis, um die \u00fcberragende Bedeutung dieser Entwicklung f\u00fcr\nunser t\u00e4gliches privates und berufliches Leben zu w\u00fcrdigen.<\/p>\n\n\n\n

Der Weg zur kommerziellen Fertigung von Lithium-Batterien<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Die ersten kommerziell gefertigten\nwiederaufladbaren Lithium-Ionen-Zellen wurden auf Basis von Lithium-Metall als\nAnodenmaterial gefertigt. Als Kathodenmaterial wurde Manganoxid verwendet. Doch\nein Problem bestand dabei: bei anodischem metallischem Lithium besteht w\u00e4hrend\ndes Ladeprozesses die Gefahr der Dendritenbildung, weshalb ganz am Anfang eben nur\nprim\u00e4re Lithium-Batterien hergestellt wurden. Durch Dendriten entsteht ein\ngro\u00dfes Sicherheitsrisiko. Die kleinen Ablagerungen k\u00f6nnen w\u00e4hrend des Ladeprozesses\nwachsen und innere Kurzschl\u00fcsse erzeugen. Ein Thermal Runaway, der meist im\nAbbrennen der Zelle endet, ist die Konsequenz. Das zeigte sich auch bei diesen\nZellen und sie wurden nach Meldungen \u00fcber zahlreiche Br\u00e4nde vom Markt genommen.\n<\/p>\n\n\n\n

Ende der achtziger bzw. zu Beginn der neunziger\nJahre kam die erste wiederaufladbare Lithium-Zelle mit einer Interkalationsanode\n(Kohlenstoff, zun\u00e4chst \u201eKoks\u201c) von Sony auf den Markt: der Lithium-Cobaltdioxid\nAkkumulator. <\/p>\n\n\n\n

Nun wurde immer klarer, dass Lithium-Batterien\ndie Zukunft bedeuten, da sie leicht, klein und mit einer Spannung von 3,6 Volt sogar\ndie dreifache Spannung wie die w\u00e4ssrigen Vertreter, Nickel-Cadmium und Nickel-Metallhydrid\nerreichen.<\/p>\n\n\n\n

Lithium-Batterien<\/a> sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Die vielseitigen Einsatzm\u00f6glichkeiten ver\u00e4nderten viele Lebensbereiche \u2013 darunter auch unser Kommunikationsverhalten. Dank der Lithium-Batterien sind d\u00fcnne Tablets und gro\u00dfe Handybildschirme m\u00f6glich \u2013 mit der Nickel-Metallhydrid-Technologie h\u00e4tte man dies in diesem Ma\u00df nicht realisieren k\u00f6nnen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Klappernde M\u00fcnzen, eine Schlange von Menschen und prasselnder Regen \u2013 kein untypisches Szenario abends vor einer gelben Telefonzelle. Diese waren fr\u00fcher die einzige Gelegenheit, sich von unterwegs bei seiner Familie oder seinen Freunden zu melden. Mittlerweile ist die rund 140-j\u00e4hrige \u00c4ra der Telefonzelle zu Ende \u2013 das Smartphone hat ihr schon vor einigen Jahren den<\/p>\n","protected":false},"author":6,"featured_media":2519,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[3],"tags":[92,568,103],"yoast_head":"\nDie Anf\u00e4nge der Lithium-Batterie – Jauch Blog-Seite<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Seit wann gibt es Lithiumbatterien in unserem Leben? Und warum spielen sie eine immer wichtigere Rolle? 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