Interview mit Akira Yoshino, Vorsitzender des Nobelpreiskomitees für Chemie [Teil 1] Werden Lithium-Ionen-Batterien Umweltprobleme lösen?

Forschungsvereinigung für Lithium-Ionen-Batterietechnologie (LIBTEC)
Vorsitzender Yoshino Akira

Geboren im Jahr 1948.
Absolvierte das Masterstudium an der Kyoto University Graduate School of Engineering und erlangte den Doktortitel (Ingenieurwesen) an der Osaka University Graduate School of Engineering.
Nach seinem Eintritt in die Asahi Kasei Corporation im Jahr 1972 arbeitete er im Technologiebereich und war an der Forschung und Entwicklung von Glasklebefolien und Lithium-Ionen-Batterien beteiligt.
Seine jetzige Position bekleidet er seit 2010. Seit 2017 ist er Ehrenmitglied der Asahi Kasei.
Im Jahr 2004 erhielt er die Purple Ribbon Medal für seine Beiträge zur Entwicklung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren, und im Jahr 2019 wurde ihm der Nobelpreis für Chemie, der Titel „Person of Cultural Merit“ und der Kulturorden verliehen.
Zu seinen Büchern gehören „The Story of Lithium-ion Batteries“ (CMC Publishing, 2004) und „The Energy Revolution Caused by Batteries“ (NHK Publishing, 2017).

F : Es heißt, die Forschung von Präsident Yoshino werde auch zur Lösung des Problems der globalen Erwärmung beitragen. Im Januar 2020 wurden Sie außerdem zum Direktor des Internationalen Gemeinschaftsforschungszentrums für emissionsfreie Technologien ernannt, einem Forschungsinstitut, das sich für eine kohlenstofffreie Gesellschaft einsetzt. Könnten Sie uns Ihre Gedanken zur Lösung von Umweltproblemen darlegen?

Yoshino: Bisher wurden Technologien vor allem wegen des Komforts populär, den sie bieten. Als beispielsweise elektrische Waschmaschinen auf den Markt kamen, wurden sie begeistert aufgenommen, weil sie das Waschen mit kaltem Brunnenwasser oder das Schrubben der Wäsche mit einem Waschbrett überflüssig machten, und jeder wollte unbedingt eine haben.

In Zeiten, in denen alle Arten von Produkten immer ausgefeilter und multifunktionaler werden und alles abgedeckt ist, begeistert es die Menschen jedoch nicht wirklich, zu hören, dass die neuesten Technologien wie KI und IoT die Dinge "bequemer machen" werden, da viele der Meinung sind, dass die aktuellen Smartphones bereits bequem genug sind.

Um Produkte zu entwickeln, die die Menschen wollen, müssen Unternehmen ihren Produkten weitere Vorteile bieten, anstatt sich nur auf Bequemlichkeit zu konzentrieren. Ich denke, der Schlüsselbegriff lautet: „Beitrag zur Lösung von Umweltproblemen“.

Es stimmt, dass _{die CO2-}Konzentrationen seit der Industriellen Revolution rapide angestiegen sind, und es ist erschreckend, dass die Menschheit in nur wenigen hundert Jahren die fossilen Brennstoffe verbraucht hat, für deren Produktion die Erde 2 Milliarden Jahre benötigte.

Glücklicherweise wächst das Bewusstsein für Maßnahmen gegen die globale Erwärmung und für die Reduzierung der Umweltbelastung weltweit, und Verbraucher werden umweltbewusster. Neben dem Komfort ist es wichtig, dass Produkte umweltfreundlich sind; wenn sie erschwinglicher angeboten werden können, verkaufen sie sich wahrscheinlich gut.

Unternehmen müssen zudem ihr Engagement für die Umwelt unter Beweis stellen und dabei ein Gleichgewicht zwischen Komfort, Umweltfreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit finden.

Ich glaube, dass KI und IoT Technologien sind, die zum Schutz der Umwelt geschaffen wurden und eine Sharing Economy ermöglichen, die zuvor unmöglich war. Umweltfreundliche Elektrofahrzeuge werden zudem immer häufiger anzutreffen.

F : Ist es möglich, alle benzinbetriebenen Fahrzeuge durch Elektrofahrzeuge zu ersetzen? Das ist schwer vorstellbar.

Yoshino: Es ist unwahrscheinlich, dass alle Autos auf den heutigen Straßen zu 100 % elektrisch fahren werden. Ich denke, dass KI-gestützte Elektrofahrzeuge (AIEVs), die fahrerlos und selbstfahrend sind, vor allem als Carsharing-Fahrzeuge populär werden.

Sollte dies eintreten, wird die Automobilindustrie tiefgreifende Veränderungen erfahren. Ähnlich wie Google das Android-Betriebssystem entwickelte und kostenlos anbot und damit rund 75 % des globalen Betriebssystemmarktes eroberte, werden autonome Elektrofahrzeuge (AIEVs) voraussichtlich ebenfalls kostenlos angeboten werden.

Wichtiger als der Verkauf von Autos ist, wie wir über Mobilität denken und welche Art von Geschäft wir betreiben sollten.

F : Werden sich mit der Weiterentwicklung und zunehmenden Verbreitung von AIEVs auch die Anforderungen an die verwendeten Batterien ändern?

Yoshino: Es heißt beispielsweise, Schnellladen sei notwendig, um den Bedürfnissen des Fahrers gerecht zu werden. Mit autonomem Fahren, das auf KI basiert, wird die KI jedoch in der Lage sein, vorherzusagen, wann geladen werden muss und wie der effizienteste Ladeplan erstellt werden kann, sodass die Ladegeschwindigkeit kein Problem mehr darstellt.

Die Fahrzeuge werden mithilfe von IoT und 5G miteinander kommunizieren können, sodass bei einem leeren Akku ein Ersatzfahrzeug bereitsteht.

Da es sich um ein Gemeinschaftsprojekt handelt, muss man sich keine allzu großen Sorgen um die Kosten machen, und tatsächlich werden die Nutzungsraten steigen, sodass die „Langlebigkeit“ an Bedeutung gewinnen wird.

Wenn sich zehn Personen ein Auto teilen, sinken die Kosten für jeden Einzelnen auf ein Zehntel, gleichzeitig wird aber jedes Auto zehnmal so stark beansprucht und benötigt daher eine Batterie mit zehnmal längerer Laufzeit. Wir berücksichtigen diese Entwicklungen bei der Entwicklung der nächsten Batteriegeneration.

F : Was sind Lithium-Ionen-Batterien und welche Vorteile bieten sie?

Yoshino: Sie lassen sich wieder aufladen und wiederverwenden, und durch die Verbesserung des Elektrolyten sind sie kleiner und leichter geworden. Die bekanntesten Beispiele sind wohl die Akkus für Handys, Smartphones und Laptops.

Als ich 1981 mit der Forschung und Entwicklung von Lithium-Ionen-Akkus begann, war es unvorstellbar, wie weit verbreitet mobile IT-Geräte einmal sein würden. Doch seit Beginn der IT-Revolution 1995, insbesondere seit der Verbreitung des Internets, hat sich die Welt dramatisch verändert, und langlebige, kompakte Akkus sind für mobile IT-Geräte unverzichtbar geworden. Seitdem sind Lithium-Ionen-Akkus zum Rückgrat unserer Zeit geworden.

Darüber hinaus zählt die Nutzung von Batterien als Energiequelle für Elektrofahrzeuge zu den vielversprechendsten Zukunftsanwendungen. Dies wird eine Revolution im Umwelt- und Energiebereich auslösen – eine Entwicklung, die man als Energierevolution durch Batterien bezeichnen könnte – und die mit Sicherheit maßgeblich zur Verwirklichung einer nachhaltigen Gesellschaft beitragen wird.

F : Wie weit ist die Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen fortgeschritten?

Yoshino: Tatsächlich hat die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge seit 2018 die Nachfrage nach mobilen IT-Geräten übertroffen.

Darüber hinaus plant jeder Hersteller die Batterien, die er in den nächsten fünf Jahren verwenden wird, und es wird geschätzt, dass die Batterien für Elektrofahrzeuge bis 2025 fast 10 Mal so groß sein werden wie die für mobile Geräte.

Dennoch wird geschätzt, dass Elektrofahrzeuge bis 2025 etwa 15 % der Neuwagenverkäufe ausmachen werden, während die restlichen 85 % auf konventionelle Benzin- und Dieselfahrzeuge entfallen.

Die Welt wird sich ab 2025 voraussichtlich dramatisch verändern. KIEVs, die mit immer praktikableren Technologien wie KI und IoT kombiniert werden, um unbemanntes autonomes Fahren zu ermöglichen, werden unsere Sicht auf die Welt grundlegend verändern.

F : Welche Änderungen sind von AIEV zu erwarten?

Yoshino: Ich hoffe, dass das Teilen zum Alltag gehört. Wenn die Menschen immer weniger selbst fahren, wird das Konzept des persönlichen Autos verschwinden, und Autos werden automatisch zu den Menschen kommen, wenn sie eines brauchen.

In diesem Fall würde die AIEV, selbst wenn ihre Herstellung teuer ist, von vielen Menschen gemeinsam genutzt, was die Kostenbelastung für den Einzelnen erheblich reduzieren würde. Sie könnte außerdem als Verkehrsinfrastruktur in entvölkerten Gebieten eingesetzt werden.

Sie sollen auch als Energiespeichersysteme eingesetzt werden. Energiespeichersysteme sind wichtig, damit die Gesellschaft erneuerbare Energien nutzen kann, die nicht auf thermischer Stromerzeugung beruhen. Wenn jedoch bereits im Stadtgebiet befindliche AIEVs genutzt werden können, sind keine umfangreichen Infrastrukturinvestitionen erforderlich.

Neben der gemeinsamen Nutzung im Sinne der Verwendung durch eine große Anzahl von Menschen kann es auch nicht nur als Transportmittel, sondern auch zur Speicherung von Elektrizität verwendet werden, was in gewissem Sinne ebenfalls als gemeinsame Nutzung betrachtet werden kann.

F : Der Betrieb der Produkte unter Volllast wäre wahrscheinlich vorteilhaft für die Umwelt und die Wirtschaft.

Yoshino: Einige der von der Menschheit geschaffenen Dinge weisen geringe Nutzungsraten auf.

Nehmen wir zum Beispiel Solarzellen. Sie erzeugen Strom und arbeiten etwa acht Stunden am Tag, die restlichen 16 Stunden bleiben ungenutzt.

Es findet also ein Umdenken statt, und es wird in Gebieten mit starkem Schneefall, in denen normalerweise keine Solaranlagen auf Dächern installiert sind, an der Erzeugung von Strom tagsüber geforscht, der nachts zum Schmelzen des Schnees genutzt wird, wodurch die Notwendigkeit der Schneeräumung entfällt.

Wenn Sie eine neue Technologie popularisieren möchten, die Kosten aber ein Hindernis darstellen, selbst wenn es schwierig ist, die Herstellungskosten zu halbieren, so ist die Investition gerechtfertigt, wenn Sie durch eine Änderung der Verwendung oder des Konzepts den doppelten Wert schaffen können.

F : Was denken Sie, welche Zukunft Lithium-Ionen-Batterien und die Welt haben werden?

Yoshino: Ich denke, Lithium-Ionen-Batterien werden sich bis 2025 wie geplant weiterhin weit verbreiten, aber danach wird die Welt völlig anders aussehen und es werden andere Batterieeigenschaften benötigt.

Tatsächlich leben wir heute in einer Welt, die in den 1980er-Jahren, als die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien begann, noch unvorstellbar war. Ich vermute, dass in fünf bis zehn Jahren eine Welt, die wir uns heute noch nicht vorstellen können, Realität sein wird.

Wenn das passiert, werden meiner Überzeugung nach neue Unternehmen und Branchen entstehen, die die Welt dominieren werden, ähnlich wie die heutigen GAFA-Konzerne. Ich hoffe, dass diese in Japan ihren Ursprung haben werden.

F : Welchen Rat würden Sie jungen Menschen geben, die vor einer neuen Ära stehen?

Yoshino: Die Welt steht an einem Wendepunkt, an dem sie große Veränderungen erleben wird. Ich denke, das ist eine großartige Chance für junge Menschen. Um diese Chance zu nutzen, muss man seine Fähigkeiten zukunftsorientiert weiterentwickeln.

Was ich jungen Leuten oft sage, ist, dass sie mit 35 Jahren in sich selbst investieren sollten.

Mit etwa 35 Jahren hat man ein gewisses Maß an Wissen und Autorität erlangt. Das Durchschnittsalter, in dem frühere Nobelpreisträger mit der Forschung begannen, die ihnen die Auszeichnung einbrachte, liegt bei 36,8 Jahren; in meinem Fall war ich 33.

Statt dazu gezwungen zu werden, sollten Sie selbst überlegen, was Sie lernen müssen und entsprechend handeln, um mit etwa 35 Jahren eine anspruchsvolle Aufgabe zu übernehmen. Sobald Sie sich ein klares Ziel gesetzt haben, müssen Sie nur noch hart arbeiten und nicht aufgeben.

So gesehen ist es meiner Meinung nach gut, sich im Leben Meilensteine zu setzen und entsprechend zu handeln.

Im zweiten Teil werden wir über die derzeit in Entwicklung befindliche Festkörperbatterie der nächsten Generation und die Beziehung zwischen DNP und LIBTEC, der Entwicklungsbasis, sprechen.

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