Clare Grey erhält Körber-Preis für Batterieforschung - eine Million Euro Preisgeld

© University of CambridgeHamburg – Die britische Chemikerin Clare Grey erhält den diesjährigen Körber-Preis für ihre Pionierarbeit auf dem Gebiet der Optimierung von Lithium-Ionen-Batterien. Gewürdigt wird sie auch als Pionierin für ihre Untersuchungsmethode, Festkörper mit Hilfe der NMR-Spektroskopie zu analysieren.

Die ersten Lithium-Ionen-Akkus waren noch klobig und schwer wie Ziegelsteine, das änderte sich erst Anfang der 1990er Jahre. Einen entscheidenden Anteil an dieser Entwicklung hat Clare Grey, die mit Hilfe der NMR-Spektroskopie die Vorgänge beim Laden und Entladen direkt und zerstörungsfrei beobachten konnte. Erst diese Methode ermöglichte die Grundlage für die Herstellung immer leistungsfähigerer Akkus, wie wir sie heute in Handys oder in der E-Mobilität einsetzen.

Einblicke in das Innenleben von Batterien mit Hilfe der NMR-Untersuchungen
Clare Grey hat sich schon früh mit der NMR-Spektroskopie (Kernspinresonanz) befasst und Metalle wie Zinn untersucht. Das war zu dieser Zeit ungewöhnlich, denn die Struktur von Festkörpern wurde damals durch Beschuss mit Röntgenstrahlen analysiert. Die von Grey mit Hilfe der NMR-Spektroskopie entwickelte Methode erlaubte nicht-invasive Einblicke in das Innenleben von Batterien. Ihre Untersuchungen halfen, nicht nur die Leistung von Lithium-Ionen-Akkus, die etwa Handys, Notebooks oder E-Fahrzeuge mit Strom versorgen, deutlich zu steigern. Mit Hilfe der NMR-Technologie konnte Grey die elektrochemischen Vorgänge beim Laden und Entladen von Akkus im laufenden Betrieb untersuchen und die Bewegung der Lithium-Ionen in den Batteriematerialen verfolgen.

Mit den gewonnenen Erkenntnissen wurden die Akkus immer leistungsfähiger. „Seit 1991 gab es bei den Lithium-Ionen-Akkus deutliche Fortschritte“, erläutert Clare Grey. „Ihre Energiedichte hat sich seitdem verdreifacht. Das heißt ihr Gewicht hat sich bei gleichem elektrischem Speichervermögen gedrittelt. Zudem sind die Preise um 90 Prozent gefallen“. Zu dieser Entwicklung hat die britische Chemikerin entscheidend beigetragen, teilte die Körber-Stiftung mit.

NMR-Methode weiterentwickeln für Batterien der Zukunft
Clare Grey war auch maßgeblich an der Entwicklung neuartiger Batterietypen beteiligt – darunter Lithium-Luft-Akkus, die eine zehnfach erhöhte Energiedichte aufweisen oder Batterien, die sehr schnell aufladen und besonders betriebssicher sind. Die von ihr konzipierte NMR-Messtechnik setzt Grey zudem in Redox-Fluss-Batterien ein, die elektrische Energie in zwei separaten Tanks mit Chemikalien speichern. Auch die Vorgänge in solchen Flüssigkeitsbatterien konnte Grey mittels NMR-Studien „live“ verfolgen und dabei unter anderem den Ursachen für Alterungsprozesse auf den Grund gehen. Mittlerweile wird die von Grey konzipierte NMR-Messtechnik an Labors in aller Welt geliefert.

Die Britin sieht ihre Grundlagenforschung als wichtigen Beitrag an, um das von der Europäische Union erklärte Ziel der Klimaneutralität bis 2050 zu erreichen.

Über die Wissenschaftlerin Care Grey
Clare Grey, 56, studierte Chemie an der britischen Oxford University. Bereits mit 22 Jahren veröffentlichte sie ihren ersten Fachartikel im Wissenschaftsmagazin „Nature“. Nach ihrer Promotion im Jahr 1991 ging sie an die Radboud-Universität im niederländischen Nijmegen. 1992/93 arbeitete Grey als Gastwissenschaftlerin beim US-Chemiekonzern Dupont. Ab 1994 war sie als Assistant Professor an der State University of New York at Stony Brook tätig, wo sie 2001 eine volle Professur erhielt. 2009 wurde sie Geoffrey Moorhouse Gibson Professorin an der britischen University of Cambridge. Seit 2011 ist sie zudem Fellow der Royal Society.

Über den Körber-Preis
Der Körber-Preis für die Europäische Wissenschaft 2021 wird Clare Grey am 10. September 2021 voraussichtlich im Großen Festsaal des Hamburger Rathauses überreicht. Der mit einer Million dotierte Körber-Preis zählt zu den weltweit höchstdotierten Forschungspreisen.

Fünf Prozent der Preissumme sind für die Wissenschaftskommunikation zu verwenden. Die Körber-Stiftung zeichnet mit dem Körber-Preis seit 1985 jedes Jahr einen wichtigen Durchbruch in den Physical oder den Life Sciences in Europa aus. Prämiert werden exzellente und innovative Forschungsansätze mit hohem Anwendungspotenzial. Nach Verleihung des Körber-Preises erhielten bislang sechs Preisträgerinnen und Preisträger den Nobelpreis.