uni'wissen 01-2012

Prof. Dr. Ingo Krossing hat Chemie an der Ludwig- Maximilians-Universität München studiert, wo er auch in Anorganischer Chemie promoviert wurde. Daraufhin forschte er zwei Jahre lang an der University of New Brunswick/Kanada. Anschließend wurde er an der Universität Karlsruhe habilitiert, arbeitete dort zwei weitere Jahre als Privatdozent und wechselte dann an die Eidgenössische Technische Hochschule in Lausanne/Schweiz, wo er zwei Jahre lang eine Assis- tenzprofessur innehatte. Seit 2006 besetzt er in Freiburg den Lehrstuhl für Molekül- und Koordinations- chemie. In seiner Forschung beschäftigt er sich über- wiegend mit geladenen Systemen und der computer- gestützten Synthese von An- und Kationen. Krossing ist Senior Fellow am Freiburg Institute for Advanced Studies (FRIAS) und Mitglied des Freiburger Material forschungszentrums (FMF). Zum Weiterlesen Trapp, N./Krossing, I. (2009): Chemie mit schwach koordinierenden Anionen: Exoti- sches und Nützliches. In: Nachrichten aus der Chemie 57/6, S. 632. Krossing, I./Raabe, I. (2004): Noncoordinating anions – fact or fiction? A survey of likely candidates. In: Angewandte Chemie Inter national Edition 43/16, S. 2066–2090. http://portal.uni-freiburg.de/molchem/research Irgendwann kam die Firma Merck, die auf Akku-Elektrolyte spezialisiert ist, auf ihn zu. „Die haben gesagt, ihr macht doch ohnehin so etwas, ist da nicht auch was dabei, was wir verwenden können?“ Seitdem entwickelt Kros- sings Team auch Elektrolyte für Akkus. „Da die Übergänge zwischen den Elektroden und den Elektrolyten ein wichtiger Punkt sind, ist die Zusammenarbeit und der Austausch mit den Materialforscherinnen und Materialforschern, die die Entwicklung der Elektroden vorantreiben, sehr wichtig.“ Das hat auch der Chemiekonzern BASF gemerkt, der zuvor im Lithium-Ionen- Bereich Kathodenmaterialien fertigte und erste Aktivitäten bei den Elektrolyten lancierte. Er hat Mercks Elektrolyt-Sparte inzwischen aufgekauft. Die gemeinsame Arbeit mit Krossings Abteilung will man aber fortführen. Obwohl Ingo Krossing schon einen neuen, vielversprechenden Elektrolyt gefunden hat, dauert es möglicherweise noch zehn bis 15 Jah- re, bis der Stoff in den Tanks der Zukunft fließt. Auf dem Weg vom Universitätslabor im Material- forschungszentrum bis zur Serienfertigung gilt es noch viele Hürden zu nehmen: Tests, Zulassungsverfahren, Bürokratie. Was das denn für ein Stoff ist? „Das kann ich natürlich nicht verraten.“ Die verfügbaren Elektronen drängen mit gewal- tiger Kraft von der Anode zur Kathode, sie haben viel Energie. Der Separator hält sie je- doch davon ab, direkt zur Kathode zu strömen. Sie können nur über einen äußeren Strom- kreis vom Minus- zum Pluspol wandern. Dabei geben sie Energie ab, mit der sie unterwegs zum Beispiel eine Lampe zum Leuchten brin- gen – das ist der Stromfluss des Akkus. Immer wenn ein Elektron strömt, gibt ein Lithium- Atom, vermittelt durch die Graphitschicht, ein Elektron ab und speist damit das Kupfer. Die Elektronenzahl und somit die Spannung im Kupfer-Stromableiter bleibt also konstant. Das Lithium-Atom verliert die Energie, die dem Elektron zur Verfügung steht, um die Lampe zu erhellen. Zurück bleibt ein positiv geladenes Lithium-Ion, das im Unterschied zum Elektron den Separator passieren kann und durch den Elektrolyt direkt ins Cobaltoxid wandert. Haben sich alle Lithium-Atome von ihren Elek- tronen getrennt und sind im Pluspol angelangt, ist die Batterie leer: Die Cobalt-Atome im Cobaltoxid haben die Elektronen aufgenom- men, und mit den positiv geladenen Lithium- Ionen ist die Kathode in Lithium-Cobaltoxid umgewandelt worden. Legt man nun eine um- gekehrte Spannung an, kehrt sich der Prozess um: Elektronen und Lithium-Ionen wandern auf getrennten Wegen zurück und treffen sich im Graphit wieder. Der Akku wird wieder geladen. III. 35

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