John Goodenough, Lithium

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John B. Goodenough, der Erfinder der Lithium-Ionen-Batterie, die Alltagsgeräte von Mobiltelefonen bis hin zu Elektroautos antreibt, ist in einer Einrichtung für betreutes Wohnen in Austin, Texas, verstorben. Nächsten Monat hätte Goodenough seinen 101. Geburtstag gefeiert.

Goodenough wurde am 25. Juli 1922 in Jena, Deutschland, geboren und war das zweite von vier Kindern von Erwin und Helen Goodenough. Als Kleinkind kam John Goodenough in die USA, nachdem sein Vater eine Stelle als Dozent für vergleichende Religionswissenschaften an der Yale-Universität angenommen hatte, aber an den dortigen Grundschulen mit nicht diagnostizierter Legasthenie zu kämpfen hatte.

Als Teenager wählte er Latein und Griechisch, um seine Schwächen in der englischen Sprache auszugleichen, und konzentrierte sich an der Groton School in Massachusetts auf Mathematik. Anschließend erhielt er ein Stipendium für die Yale University, wo er sich für Mathematik entschied und mehrere Jobs annahm, um seine Ausbildung zu finanzieren. Im Jahr 1943 wurde Goodenough zum aktiven Dienst bei den Army Air Forces einberufen. Er erhielt ein Stipendium für ein Physikstudium an der University of Chicago, wo er seinen Master- und Doktorgrad abschloss.

Zu Beginn seiner Karriere arbeitete Goodenough am Lincoln Laboratory des MIT daran, den Grundstein für die Verwendung von Arbeitsspeichern (Random Access Memory, RAM) in Computern zu legen. Als jedoch die Bundesmittel für das Projekt ausgingen, zog Goodenough nach Oxford, um dort ein Chemielabor zu unterrichten, und begann mit der Arbeit an Batterien.

Etwa zur gleichen Zeit patentierte Exxonn die erste wiederaufladbare Batterie des britischen Chemikers Stanley Whittingham, die Lithium als Anode und Titandisulfid als Kathode verwendete. Die Whittingham-Batterie erzeugte Hochspannung, fing aber bei Überladung Feuer oder explodierte.

Black_Kira/iStock

Goodenoughs Genie bestand darin, Schichten aus Lithium- und Kobaltoxid für die Kathode zu verwenden, wodurch Taschen für den Fluss von Lithiumionen entstanden und die Batterie weniger flüchtig wurde. Die Erfindung war nach vier Jahren harter Arbeit möglich. Dennoch war die Universität Oxford nicht an einer Patentierung interessiert und die Rechte wurden an eine Atomenergie-Forschungsorganisation in Großbritannien übertragen.

Unterdessen verbesserte Akira Yoshino in Japan die Anode des Batteriedesigns unter Verwendung von graphitischem Kohlenstoff und verzichtete auf reines Lithium. Stattdessen wurden nur die sichereren Lithium-Ionen verwendet.

Im Jahr 1991 kombinierte Sony die Kathode von Goodenough mit der Anode von Yoshino, um die weltweit erste Lithium-Ionen-Batterie (Li-Ion) herzustellen, die im Laufe der Jahre weiter verbessert wurde, um tragbare Geräte und Elektrofahrzeuge anzutreiben.

Da sein Beitrag nie patentiert wurde, erhielt Goodenough nie Lizenzgebühren für seine Arbeit, obwohl sie praktisch in jedem Haushalt weltweit verwendet wird. Im Jahr 2019 teilte sich Goodenough im Alter von 97 Jahren die mit 900.000 US-Dollar dotierte Auszeichnung für den Nobelpreis für Chemie mit Whittingham und Yoshino.

Dennoch war Goodenough seit 1986 aktiv an der Forschung an der University of Austin, Texas, beteiligt. Interessanterweise trug Goodenough auch zur Entwicklung von Lithium-Eisenphosphat-Kathoden (LFP) bei, die heute Nickel- und Kobalt-Kathoden vorgezogen werden nachhaltiger und kostengünstiger, berichtete die New York Times.

Goodenoughs neuestes Projekt umfasste die Verwendung von Festkörperelektrolyten mit Lithium- oder Natriumelektroden, die große Mengen erneuerbarer Energie speichern und in wenigen Minuten wieder aufgeladen werden könnten.

Mit Leidenschaft für seine Forschung und der Arbeit an Ideen weit über das herkömmliche Rentenalter hinaus lebte Goodenough sein Leben zu 100 Prozent so, wie er es wollte.