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Akira Yoshino

Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterie

Japan

Preiskategorie

Nicht-EPO-Staaten

Technisches Gebiet

Elektrische Maschinen und Geräte, Energie

Firma

Asahi Kasei Kabushiki Kaisha

Der japanische Wissenschaftler Akira Yoshino gilt als Vater der Lithium-Ionen-Batterie. Seine Erfindungen sind es, die heute für die Stromversorgung in fast fünf Milliarden Smartphones, in Elektrofahrzeugen und zahlreichen weiteren Geräten zuständig sind. Mehr als 30 Jahre seines Lebens hat er der Aufgabe gewidmet, seine revolutionäre Technologie immer weiter zu verbessern.

Gewinner des Europäischen Erfinderpreis 2019

In den 1980-Jahren waren wiederaufladbare Batterien groß, schwer und teuer und eigneten sich daher nicht als Stromversorgung für elektronische Geräte wie Computer. Also fing man an, leichtere Alternativen auf der Basis von Lithium zu entwickeln. Die aber explodierten häufig oder entzündeten sich.

1983 reichte Professor Akira Yoshino eine Patentanmeldung für die Lithium-Ionen-Batterie ein, wie wir sie heute kennen. Das ursprüngliche Konzept hatte er so abgewandelt, dass die Batterie nun sicher, effizient und zuverlässig war. Das instabile Lithium-Metall an der Anode der Batterie ersetzte er durch einen sicheren, elektrisch leitendenden Kunststoff, das Polyacetylen. Das Material der Kathode tauschte er gegen Lithiumkobaltoxid aus. Diese stabilere Legierung war gerade erst entdeckt worden. Außerdem integrierte er eine hitzesensitive Membran auf der Basis von Polyethylen zwischen den reaktiven Schichten. Wenn sich die Batterie zu stark erhitzt, schmilzt diese Folie und fungiert somit als Sicherung, die verhindert, dass die gesamte Struktur zu brennen beginnt. Dies war das erste Konzept einer Lithium-Ionen-Batterie, die es zur Marktreife brachte und Eingang in die Unterhaltungselektronik fand. In den Folgejahren entwickelte Yoshino sein Konzept weiter und entwarf eine Batterie, die mehr Lade- und Entladezyklen zulässt. Später konnte er auch die Spannung der Lithium-Ionen-Batterien von 1,5 Volt auf über 4 Volt steigern, indem er den Aufbau und die Zusammensetzung der Anode entsprechend anpasste.

Diese Entwicklungen wurden durch Patente geschützt. Yoshino ist heute als Erfinder in 56 japanischen und 6 europäischen Patenten genannt. Seit den 1970er-Jahren arbeitet Yoshino für das Unternehmen Asahi Kasei. Bis 2016 lag dessen Anteil am weltweiten Markt für Separatoren für Lithium-Ionen-Batterien bei 17 %. Das globale Marktvolumen für Lithium-Ionen-Batterien wurde 2017 auf 26,5 Mrd. EUR beziffert. Bis 2025 wird mit einem Wachstum auf mehr als 80 Mrd. EUR gerechnet.

Yoshinos Leidenschaft gilt der Wissenschaft und der Mathematik. An der Universität Kyoto studierte er Petrochemie. Später promovierte er an der Universität Osaka in Ingenieurwissenschaften. Er leitet das japanische Zentrum für Lithium-Ionen-Batterietechnologie. Mit seinen 71 Jahren arbeitet Yoshino bei Asahi Kasei weiterhin daran, die Sicherheit und Effizienz der Lithium-Ionen-Batterien noch weiter zu erhöhen.