uni'wissen 01-2012

müssen genauso viele Ladungen aus Kationen wie aus Anionen vorliegen. Ein bekanntes Bei- spiel ist Kochsalz, das chemisch „Natriumchlorid“ heißt und sich aus gleichen Anteilen negativ geladener Chlorid-Anionen und positiv geladener Natrium-Kationen zusammensetzt. Für seine Habilitation schuf Krossing eine ganz neue Art von Anionen, deren Zweck ausschließlich darin besteht, Kationen mit ungewöhnlichen Eigen- schaften zu stabilisieren. Genau diese Anionen ermöglichen es, einen Akku auch nach Lagerung im Ofen weiter zu nutzen. Seitdem erschafft Krossing immer wieder neue Ionen – und die stellen sich oft auch als sehr nützlich heraus. „Das ist Grundlagenforschung, Terra incognita. Ich bin nicht geboren, um die Lithium-Ionen-Akkus zu verbessern.“ Nebenbei tut er es trotzdem. ‚‚Der wissenschaftliche Ansatz ist, dass wir fundamental neue Stoffe machen, die besser sind“ Menge Akku mit neuen Elektrodenmaterialien mehr Energie gespeichert werden. Um Salze zu erhalten, die das gewünschte Verhalten zeigen, gibt es mehrere Wege. Eine Möglichkeit ist, den Lösungen weitere Zusatzstoffe beizumischen. Diese so genannten Additive sollen ungewollte Reaktionen verhindern, indem sie beispielsweise reaktionsfreudige Bestandteile der Elektrolyte blockieren. Diese Methode sei sicher technisch relevant, sagt Krossing, wissenschaftlich halte er davon wenig. „Das ist etwas, das ich als typische Alchemie beschreiben würde. Wir tun was rein, wissen nicht so recht, was passiert, und hoffen, dass es besser wird. Der wissenschaftliche Ansatz ist, dass wir fundamental neue Stoffe ma- chen, die besser sind.“ Neue Ionen sind meistens nützlich Damit begonnen hat Krossing schon bei seiner Habilitationsarbeit vor 15 Jahren, für die er eben- falls an Salzen forschte. Ein Salz besteht aus Kationen und Anionen, also aus positiv und negativ geladenen Ionen. Dabei gilt Elektroneutralität: Es Ein Lithium-Ionen-Akku ist aus mehreren Zellen, die oft nur wenige Millimeter dünn sind, aufgebaut. Meistens werden die Zellen zu Blöcken gestapelt oder zu Zylindern gerollt. Die Zelle eines Lithium-Ionen-Akkus besteht im Wesentlichen aus drei Bauteilen: zwei Metall- platten mit aufgesetzten Elektroden und einer Kunststofffolie, dem Separator. Auf der einen Elektrode, die aus einer Kupferplatte und einer darauf aufgewalzten Graphitschicht besteht, stehen viele Elektronen zur Verfügung. Sie ist daher negativ geladen und bildet die Anode, den Minuspol. Wenn der Akku voll ist, befinden sich in der Graphitschicht auch die Lithium- Atome. Der Separator trennt die Anode von der anderen Metallplatte, der Kathode – wie bei einem dünnen Sandwich, zwischen dessen Brothälften ein Salatblatt liegt. Der Separator ist mit einem Elektrolyt getränkt, einer Flüssig- keit, die positiv geladene Lithium-Ionen leitet. Die Kathode, der Pluspol, setzt sich aus einer Aluminiumplatte und zum Beispiel einer aufge- walzten Lithium-Cobaltoxid-Schicht zusammen. Im Cobaltoxid befinden sich viele positivierte Cobalt-Atome, die Elektronen aufnehmen kön- nen. Deshalb ist die Kathode positiv geladen. Aufbau und Funktion eines Lithium-Ionen-Akkus Grafik: Klaas I. II. 34

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