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Samstag, 16. Februar 2019

Porträt der Woche

Der Forscher mit der Wundertüte

Von Stephan W. Eder | 18. Oktober 2018 | Ausgabe 42

Der japanische Chemiker Akira Yoshino forscht seit über 35 Jahren an der Lithium-Ionen-Batterie.

w - Akira Yoshino BU
Foto: Asahi Kasei

Agiler Forscher: Akira Yoshino gilt als einer der Erfinder der Lithium-Ionen-Batterie. Mit 70 arbeitet er an der Nachfolgetechnologie.

Für Akira Yoshino, so scheint ist, will der niedrige, große Sessel irgendwie nicht recht passen: Er versinkt fast in dem Möbel, aber den gertenschlanken japanischen Spitzenforscher hält es nicht so recht an einem Fleck – er ist offenbar auf dem Sprung. Kaum zu glauben, wie der agile Chemiker viele Jahre in den Forschungslabors seines Arbeitgebers, des Asahi-Kasei-Konzerns, verbracht haben soll.

Leise Hoffnung schwang mit, als Asahi Kasei den heute 70-Jährigen im September zu einem längeren Besuch nach Europa brachte; Hoffnung, es würde eventuell dieses Jahr etwas werden mit dem Nobelpreis. Der Japaner gilt schließlich als einer der Väter des Lithium-Ionen-Akkus, wie wir ihn heute kennen. Nicht zum ersten Mal sei Yoshino nominiert, heißt es beim stolzen Arbeitgeber.

Sicherlich nicht alleine, denn die klassische Lithium-Ionen-Batteriezelle geht genauso gut auf den Stanford-Forscher Ned A. Godshall und die beiden Physiker John B. Goodenough und Koichi Mizushima zurück. Diese drei entdeckten 1979/80 Lithiumkobaltoxid als Material für den Pluspol der Batteriezelle, Yoshino kombinierte dies 1983 mit Polyethin als Minuspol. „Wir probierten alle möglichen Materialien in den Labors aus“, so Yoshino. Schließlich erhielt er 1985 ein Patent für die Idee, Polyethin zu ersetzen und den Minuspol auf Basis von Grafit aufzubauen. Ohne seine Arbeit gäbe es wohl weder Smartphones noch Elektroautos.

Heute soll Yoshino seinem Heimatland helfen: Japan gilt als Wiege der Lithium-Ionen-Technik, allein die großen Lieferanten kommen derzeit vor allem aus China und Südkorea. Yoshino ist dabei eine Schlüsselfigur in den Plänen des Kaiserreichs. Knapp 12 Mio. € will das japanische Wirtschafts- und Industrieministerium (Meti) in diesem Jahr in das Technologie- und Evaluierungszentrum Libtec (Lithium Ion Battery Technology and Evaluation Center) für eine Initiative stecken.

Unter der Ägide der Autohersteller Toyota, Honda und Nissan sowie des Elektronikriesen Panasonic will Japan die kommende Generation der Lithium-Ionen-Akkus dominieren. Und Yoshino ist seit 2010 Präsident dieses Zentrums, das damals von Asahi Kasei mit gegründet wurde. Die Japaner stellen die Separatoren für die Lithium-Ionen-Batterien her.

Die bisherige Lithium-Ionen-Technik sieht Yoshino auf ihrem Zenit angekommen: Akkus mit Festkörperelektrolyten seien die kommende Technologie, die bisher allein im Labor bereits den Durchbruch geschafft hätte.

Also Festkörperakkus ohne Lithium? Yoshino ist kurzfristig leicht verwundert: Er lässt keinen Zweifel. Nein, damit meint er Lithium-Batterietechnik: Der bisher flüssige Elektrolyt, in dem die Ionen vom Plus- zum Minuspol wandern, werden durch einen festen ersetzt.

Er rückt dabei nach vorne an die Sesselkante, die Hände unter die Kniekehlen geklemmt. Seine ruhige Stimme steht dazu im Kontrapunkt. Die Zukunft, macht er deutlich, liege nicht ganz so weit von dem entfernt, was er seit Jahrzehnten erforscht. Weder Lithium-Luft-Akkumulatoren noch Batteriezellen auf Basis anderer Materialien (z. B. Magnesium) hätten bisher den nötigen Durchbruch geschafft, um als Nachfolger der Lithium-Ionen-Technologie geeignet zu sein.

Yoshino genießt hohes Ansehen bei seinem Arbeitgeber, das ist zu spüren. 1972 trat er als junger Chemiker mit 24 Jahren in das Unternehmen ein. Dass er immer noch dort arbeitet, ist für japanische Firmen nicht ungewöhnlich. Dass er 2005 Generaldirektor des nach ihm benannten Yoshino-Labors bei Asahi Kasei wurde, schon. Inzwischen hat ihn der Material- und Chemiekonzern sogar zum „Honorary Fellow“ ernannt. Eine hohe Wertschätzung.

Mithilfe des von ihm geleiteten Libtec will Japan dank der Lithium-Festkörpertechnologie die Reichweite von Elektroautos glatt verdoppeln. 2025 sollen 550 km drin sein, 2030 glatt 800 km. Und die Europäer? Das Wichtigste bei der Batterieherstellung sei die Erfahrung, die in den gemachten Fehler stecke, verdeutlicht Yoshino. Entweder braucht es viel Geld oder viel Zeit, um das aufzuholen. Oder man kooperiert, schlägt Yoshino vor – sprich: Europa würde sich mit den Experten aus Japan zusammentun.

Reichweite ist die wichtigste Stellgröße für die Elektromobilität – und bisher damit auch für die Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterien. Ob das denn richtig sei, nur auf die Reichweite zu schauen? Yoshino lehnt sich im Sessel zurück, versinkt, lauscht der Übersetzerin. Die Antwort formt sich in der Stille. Man solle sich auch um die langfristige Zuverlässigkeit kümmern. Die werde bisher zu wenig beachtet. „Haltbarkeit wird sehr wichtig werden“, glaubt er. Denn noch niemand wisse, ob sich das in Simulationen errechnete Verhalten auch wirklich langfristig so einstelle wie prognostiziert.

Yoshino studierte 1970 Chemie an der Universität Kyoto, er kam dann zur Elektrochemie. Was für ihn denn damals den Reiz ausmachte? Anscheinend einen so großen Reiz, dass er auch Jahrzehnte später noch leuchtende Augen beim Erzählen bekommt. „Die Elektrochemie ist wie eine Art Wundertüte. Man weiß nicht genau, was passiert.“ Und das, so bestätigt er, mache es für ihn auch nach so viel Jahren immer noch spannend. Sagt Yoshino – und strahlt über das ganze Gesicht.