Akira Yoshino Akira Yoshino heeft een revolutie ontketend in de batterij. Hiervoor is de Japanner nu bekroond met de European Inventor Award 2019 in de categorie niet-Europees land. Yoshino gaf tijdens de prijsuitreiking aan dat hij blij is dat zijn innovatie tegenwoordig niet meer weg te denken is. Want zonder kleine, lichte, veilige en oplaadbare lithium-ion batterijen, zouden laptops en smartphones niet eens van stroom worden voorzien. Innovation Origins sprak in de wandelgangen van het evenement in Wenen met de onderzoeker.
Yoshino begon in 1981 met de ontwikkeling van oplaadbare batterijen in. Batterijen waren toen nog groot, zwaar en duur – en nog niet geschikt om mobiele elektronische apparaten van stroom te voorzien. Lichtere alternatieven op basis van lithium explodeerden of vlogen spontaan in de fik. Yoshino liet het lithiummetaal bij de anode van de batterij links liggen. In plaats daarvan gebruikte hij een veilige, elektrisch geleidende kunststof: polyacetyleen. Later verving hij dit door een koolstofverbinding. Hij verruilde het materiaal van de kathode voor lithiumkobaltoxide. Hij integreerde ook een warmtegevoelig membraan op basis van polyethyleen tussen de reactieve lagen. Deze folie smelt wanneer de batterij te warm wordt. Dit werkt als een zekering die voorkomt dat de hele constructie doorbrandt.
Yoshino vroeg in 1983 een patent aan voor de lithium-ionbatterij zoals we die nu kennen. Sony en Asahi waren in 1991 de eerste bedrijven die de batterij op de markt brachten. In 2016 was het aandeel van Asahi Kasei op de wereldmarkt voor lithium-ion accuscheiders zeventien procent. Een jaar later werd de wereldmarkt voor lithium-ionbatterijen geschat op 26,5 miljard euro. Tegen 2025 wordt een groei tot meer dan tachtig miljard euro verwacht.
U heeft tot nu toe zestig patenten ingediend. Zijn deze patenten allemaal gericht op de lithium-ionbatterij sector?
“Ja, alle zestig patenten hebben te maken met de lithium-ion batterij. De octrooien zijn twintig jaar geldig. Sommige zijn al verlopen, andere zijn nog steeds geldig. Maar alle technologieën worden nog steeds gebruikt.”
Wat vindt u het meest fascinerend aan uw onderzoeksgebied?
Lacht: “Ik ben blij dat er voortdurend nieuwe markten ontstaan voor de technologieën die ik ontwikkel. Die markten zijn pas net verschenen. De eerste apparaten die kleine, lichte, oplaadbare batterijen nodig hadden, waren de mobiele telefoon en de laptop. Nu ontstaat er een nieuwe markt met elektrische voertuigen. Ik vind deze ontwikkeling ongelofelijk en ik ben blij dat ik weer een nieuw potentieel werkgebied heb.”
U werkt constant aan het verbeteren van de veiligheid en de efficiëntie van lithium-ionbatterijen. Wat is uw huidige onderzoeksprobleem?
“Veiligheid is een kritieke en belangrijke parameter. Daarom zetten we ons onderzoek op dit gebied voort. Ik denk dat de solid-state batterij een grote stap voorwaarts zal betekenen op het gebied van veiligheid – maar ook op het gebied van efficiëntie. Dit is een nieuw gebied.”
De lithium-ionbatterij is nog steeds de krachtigste. Maar er wordt ook gewerkt aan de ontwikkeling van nieuwe batterijtypen – zoals de magnesiumbatterij van het Helmholtz-Instituut. Wat vindt u hiervan?
“Het is nog maar afwachten hoe deze nieuwe alternatieve technologieën zich ontwikkelen en of deze doorbreken. Want dat is wat telt. We kunnen zeker zeggen is dat de vastestofbatterij is doorgebroken.”(Opmerking: Bij vaste batterijen zijn zowel de elektroden als het elektrolyt van vast (niet-vloeibaar) materiaal gemaakt. Ze zijn snel op te laden en niet brandbaar.)
In Europa doet de wetenschap onderzoek naar duurzame batterijen. Soorten die gemaakt zijn van appelresten, zoals bij het Helmholtz-instituut in een onderzoeksproject werd bedacht. Wat vindt u van de duurzaamheid van oplaadbare batterijen?
Lacht: “Als het gaat om de duurzaamheid van batterijen, zijn er twee benaderingen: Ten eerste moet een batterij zijn functie vervullen en de best mogelijke opslagcapaciteit voor elektriciteit bieden. Dit zorgt voor een hoog rendement en duurzaam gebruik van elektriciteit. De volgende vraag is hoe de batterij zelf duurzaam te maken. We moeten recyclingtechnologieën voor batterijen ontwikkelen. We gebruiken geen lithiummetaal bij de anode. Vooral de kathode, waar we lithiumkobaltoxide gebruiken, moet gerecycled worden.”
Bedankt voor het interview.
Over Akira Yoshino
Yoshino, geboren in 1948 in Suita (Osaka), studeerde petrochemie en promoveerde in de techniek. Sinds 1972 werkt hij voor de chemiegroep Asahi Kasei in de prefectuur Tokyo. Tegenwoordig is hij algemeen directeur van het Lithium Ion Battery Technology and Evaluation Center (LIBTEC). Sinds 2017 is de onderzoeker ook hoogleraar aan de privé Meijō-universiteit in de Japanse provincie Aichi. Zijn werk heeft al verschillende prestigieuze prijzen in de wacht gesleept. Yoshino is een Fellow van de Chemical Society of Japan, ontving de Global Energy Prize (Rusland) in 2013, de Charles Stark Draper Prize van de United States National Academy of Engineering in 2014 en de Japan Prize in 2018.
