Michel Armand

Michel B. Armand (* 1946 in Annecy, Département Haute-Savoie) ist ein französischer Professor (Emeritus) für Chemie, Physiker, Materialforscher und Elektrochemiker. Er arbeitet seit 2011 am CIC energiGUNE in Spanien. Er erdachte Ende der 1970er Jahre die Grundlagen einer aufladbaren Batterie, in der Lithium-Ionen zwischen zwei Festkörpern hin- und herwandern,[1] und ist damit der geistige Vater moderner Batterien[2] einschließlich des Lithiumionenakkumulators,[3] der in den 1990er Jahren auf den Markt gebracht wurde. Er ist ein Pionier bei der Entwicklung von Polymerelektrolyten[2][4] und damit auch ein Wegbereiter des Lithium-Polymer-Akkumulators.[5]

Leben

Michel Armand erlangte 1968 seinen Master in Chemie. Danach arbeitete er als Fulbright-Stipendiat 1970 bis 1971 für 18 Monate in der von Robert Huggins geführten materialwissenschaftlichen Abteilung der Stanford University. Zu dieser Zeit forschte dort auch Michael S. Whittingham an Festelektrolyten.[6] 1978 erhielt Armand an der Universität Grenoble mit einer Arbeit über Interkalationselektroden den Doktorgrad in Physik. 1982 bis 1983 war er am Lawrence Berkeley Laboratory tätig.[7] Er wurde 1989 Directeur de recherche (Wissenschaftler mit Leitungsfunktionen) am Centre national de la recherche scientifique (CNRS).[7] Von 1995 bis 2004 war er Professor an der Abteilung Chemie der Universität Montreal (UdM) in Kanada.[7] Zusätzlich war er 2001 bis 2004 Direktor des Gemeinschaftslabors für elektroaktive Materialien (CNRS-UdM International Laboratory on Electroactive Materials). Danach ging er wieder ans CNRS, genauer nach Amiens,[8] und arbeitete außerdem für die Université de Picardie Jules Verne.

Seit 2011 ist Armand für das CIC energiGUNE (Centre for Cooperative Research on Alternative Energies) im baskischen Álava tätig.[7] Er ist dort Mitglied im wissenschaftlichen Beirat und leitet eine Forschungsgruppe zu Polymerelektrolyten.[7]

Armand ist verheiratet und hat ein Kind.[9]

Schaffen

In Lithiumionenakkumulatoren wandern beim Laden und Entladen Lithiumionen zwischen Festkörpern hin und her. Diese behalten bei der Aufnahme oder Abgabe von Lithium ihre wesentliche Struktur. Eine solche Einlagerung wird Interkalation genannt. 1972 und 1973 veröffentlichte Armand Forschungsarbeiten zu entsprechenden Verbindungen und Reaktionen.[2][10]

Forschung, Entwicklung und Produktion

In den späten 1970er Jahren schlug Armand ein Akkumulatorkonzept vor, bei dem sowohl an der Pluspolseite als auch an der Minuspolseite strukturstabile feste Materialien verwendet werden, die Lithium aufnehmen und wieder abgeben können, d. h. Interkalationsmaterialien.[1] Beim Laden und Entladen pendeln Lithiumionen zwischen den Elektroden hin und her; das Konzept wurde wegen der Hin- und Herbewegung „Schaukelstuhlbatterie“ (rocking chair battery) genannt. Sehr kurze Zeit nach Armands Vorschlag konnte Bruno Scrosati Lade- und Entladekurven einer entsprechenden Batteriezelle zeigen, die Titandisulfid und Lithiumwolframoxid als Elektrodenmaterialien nutzte.[1]

Nachdem 1975 Daten zur Leitfähigkeit von Polyethylenoxid mit darin gelösten Salzen veröffentlicht worden waren, erkannte Armand, dass sich solche Polymerelektrolyte für die Anwendung in elektrochemischen Energiespeichern eignen,[11][12] und er reichte zusammen mit Michel Duclot entsprechende Patente ein.[12][13][14] Er hatte erkannt, dass bei der Verwendung der festen Interkalationselektroden, die im Batteriebetrieb Lithium aufnehmen und wieder abgeben, weiche Elektrolyte vorteilhaft sind.[15] Mit seiner Forschung wurde er zum Pionier der polymeren Festelektrolyte und der Lithium-Polymer-Batterie.

Die Arbeitsgruppe von John B. Goodenough hatte 1997 das Lithiumeisenphosphat LiFePO4 (LFP) als neues Elektrodenmaterial für Lithiumionenakkumulatoren vorgeschlagen. Armand erkannte sofort, dass das neue Material sehr gut zu Polymerelektrolyten passte,[4] und erfasste sein Entwicklungspotential als Erster.[16] Um es technisch anwendbar zu machen, musste aufgrund der geringen elektrischen Leitfähigkeit von LFP zunächst ein Verfahren entwickelt werden, das LFP in der erforderlichen Reinheit lieferte und das die LFP-Elektrode durch feinverteilten Kohlenstoff elektrisch leitfähig machte.[5] Armand baute eine Zusammenarbeit mit Goodenough auf, steuerte bedeutende Beiträge zur Lösung der Probleme bei und war somit an der Entwicklung und Kommerzialisierung des Lithium-Eisenphosphat-Akkumulators wesentlich beteiligt.[5] Die Forschungsarbeiten in Montreal führten 2001 zur Gründung von Phostech Lithium Inc., eines Unternehmens zur Produktion von Lithiumeisenphosphat für die Anwendung in Akkumulatoren.[17] 2012 erreichte Phostechs Werk eine Produktionskapazität von 2500 Tonnen jährlich.[18]

Armand ist im wissenschaftlichen Beirat eines Herstellers von Superkondensatoren.[19] Er war oder ist Mitherausgeber oder Beiratsmitglied verschiedener wissenschaftlicher Zeitschriften (Solid State Ionics, Journal of Applied Electrochemistry, Synthetic Metals, Journal of Power Sources,[8] Bulletin of Electrochemistry).

Anwendung der auf Armands Entwicklung beruhenden Lithium-Polymer-Akkus
Drei Bolloré-Bluecars in Paris (2012)

Nachdem Armand gezeigt hatte, dass sein vor 1980 erfundener Lithium-Polymer-Akku mit Lithiumeisenphosphat leistungsfähiger wird, rückte eine technische Anwendung näher. Der französische Mischkonzern Bolloré gründete 2001 das Unternehmen BatScap, auch mit dem Ziel der Entwicklung von Lithium-Polymer-Akkus. Das CNRS beschloss 2003, die Batteriepatente an Phostech zu verkaufen.[20] Nach Armands Meinung war der Verkaufspreis viel zu niedrig; er protestierte erfolglos beim Forschungsministerium.[20] 2005 stellte Bolloré mit dem BlueCar das erste Elektroauto mit Polymerakku vor.[21] 2011 begann die Serienproduktion, aus der über 4000 Fahrzeuge und damit ein beträchtlicher Anteil der Autos vom Autovermieter Autolib’ übernommen wurden.

Werke

Armand hat 30 Doktoranden betreut und 200 Patente eingereicht.[3] Laut der Datenbank Scopus veröffentlichte er mindestens 420 wissenschaftliche Aufsätze.[22] Zum Stand Juni 2021 war sein Scopus-h-Index 87.[22] ResearchGate nennt über 540 Werke.[23]

Zu seinen am häufigsten zitierten Veröffentlichungen zählen:

  • Polymer solid electrolytes – an overview, 1983[24]
  • mit Jean-Marie Tarascon: Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries, 2001 (über 14300-mal zitiert)[25]
  • mit Jean-Marie Tarascon: Building better batteries, 2008 (über 12800-mal zitiert)[26]
  • mit Frank Endres, D. R. MacFarlane, H. Ohno, Bruno Scrosati: Ionic-liquid materials for the electrochemical challenges of the future, 2009 (über 3400-mal zitiert)[27]

Auszeichnungen (Auswahl)

Michel Armand hat über 15 Auszeichnungen und Preise erhalten.[7] Dazu zählen:[7]

Als 2019 der Nobelpreis für Chemie „für die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien“ verliehen wurde, war Armand trotz seiner wichtigen Beiträge dazu nicht unter den Preisträgern.[3][37][38] Er wurde daher als der „vergessene“ Forscher bezeichnet.[39] Die Regeln für die Vergabe der Nobelpreise sehen vor, dass ein Preis zwischen höchstens drei Laureaten geteilt werden kann. Die Vergabekommission der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften entschied sich für John Goodenough aus den USA, M. Stanley Whittingham aus Großbritannien – beide haben mit Armand zusammengearbeitet[3] – sowie Akira Yoshino aus Japan. Sie haben die Lithiumionenbatterie verwirklicht. Wegen der Höchstzahl von drei Geehrten konnte der Franzose Armand, der das Konzept dieses Energiespeichers entworfen hatte, nicht mehr berücksichtigt werden.

Literatur

Einzelnachweise
  1. Heng Zhang, Chunmei Li, Gebrekidan Gebresilassie Eshetu, Stéphane Laruelle, Sylvie Grugeon: From Solid‐Solution Electrodes and the Rocking‐Chair Concept to Today's Batteries. In: Angewandte Chemie. Band 132, Nr. 2. Wiley-VCH, 7. Januar 2020, ISSN 0044-8249, S. 542–546, doi:10.1002/ange.201913923 (wiley.com).
  2. Mogalahalli V. Reddy, Alain Mauger, Christian M. Julien, Andrea Paolella, Karim Zaghib: Brief History of Early Lithium-Battery Development. In: Materials. Band 13, Nr. 8. MDPI, 17. April 2020, ISSN 1996-1944, S. 1884, doi:10.3390/ma13081884, PMID 32316390 (mdpi.com).
  3. Michel Armand recognised as the top researcher in Spain in the field of energy. In: Media Center > Communication > News. CIC energiGUNE, abgerufen am 27. Juni 2021 (englisch).
  4. Karim Zaghib: Tribute to Michel Armand: From Solid Polymer Electrolyte to Carbon Nanopainting LiFePO4. (PDF) In: International Battery Association IBA 2016 Nantes, France - 20-25 March, 2016. International Battery Association IBA, 2016, abgerufen am 25. Juni 2021 (englisch).
  5. Alain Mauger, Christian M. Julien, John B. Goodenough, Karim Zaghib: Tribute to Michel Armand: from Rocking Chair – Li-ion to Solid-State Lithium Batteries. In: Journal of The Electrochemical Society. Band 167, Nr. 7, 2. Januar 2020, ISSN 1945-7111, S. 070507, doi:10.1149/2.0072007JES (iop.org).
  6. Bernadette Bensaude-Vincent, Arne Hessenbruch: Armand biographical note. In: CaltechAUTHORS, Caltech Collection of Open Digital Archives; History of Materials Research > Individuals > Armand, Michel. Caltech Library; Dibner Institute for the History of Science and Technology, 2001, abgerufen am 25. Juni 2021 (englisch).
  7. Michel Armand. In: Talent > Our team > Michel Armand. CIC energiGUNE, 2021, abgerufen am 25. Juni 2021 (englisch).
  8. IMLB 2014 - Speakers. In: 17th International Meeting on Lithium Batteries (IMLB 2014) > Keynote and Invited Speakers. The Electrochemical Society, abgerufen am 28. Juni 2021 (englisch).
  9. Dr. Michel Armand Biography. In: IBA 2016 International Battery Association, March 20 to 25 in Nantes, France > IBA2016 Guest of Honor. International Battery Association IBA, 2016, abgerufen am 5. Juli 2021 (englisch).
  10. Michel B. Armand, M. S. Whittingham, Robert A. Huggins: The iron cyanide bronzes. In: Materials Research Bulletin. Band 7, Nr. 2. Elsevier, Februar 1972, S. 101–107, doi:10.1016/0025-5408(72)90266-8 (elsevier.com).
  11. G. Nagasubramanian, D. H. Doughty: Polymer Electrolytes: Problems, Prospects, And Promises. Proceedings of the 8th Asian Conference, Langkawi, Malaysia, 15 – 19 December 2002. In: Solid State Ionics – Trends in the New Millennium. World Scientific, Langkawi, Malaysia 2002, ISBN 978-981-238-248-1, S. 203–214, doi:10.1142/9789812776259_0024 (worldscientific.com).
  12. Bernadette Bensaude Vincent, Sacha Loeve: Présentation: Armand, Michel B. In: Sciences : histoire orale (SHO) > Individus > ARMAND Michel B., 2001-09-18 > Biographie détaillée. 18. September 2001, abgerufen am 3. Juli 2021 (französisch).
  13. Patent FR7832976: Nouveaux matériaux élastomères à conduction ionique. Angemeldet am 22. November 1978, veröffentlicht am 20. Juni 1980, Anmelder: Agence Nationale de Valorisation de la Recherche (ANVAR), Erfinder: Michel Armand, Michel Duclot.
  14. Patent US4303748: Electrochemical generators for producing current and new materials for their manufacture. Angemeldet am 20. November 1979, veröffentlicht am 1. Dezember 1981, Anmelder: Agence Nationale de Valorisation de la Recherche (ANVAR), Erfinder: Michel Armand, Michel Duclot.
  15. Bernadette Bensaude Vincent, Michel B. Armand, Hervé Arribart: ARMAND Michel B., 2001-09-18. In: Sciences : histoire orale (SHO) > Individus > ARMAND Michel B., 2001-09-18. 18. September 2001, abgerufen am 3. Juli 2021 (englisch).
  16. Lithium iron phosphate (LMP/LFP) battery. In: REVE News of the wind sector in Spain and in the world. Spanish Wind Energy Association, 6. Juli 2011, abgerufen am 27. Juni 2021 (amerikanisches Englisch).
  17. Sophie Langlois: Université de Montréal creates an International Laboratory for Research on Electro-active Materials. In: Université de Montréal Press Release. Université de Montréal, 15. Oktober 2001, abgerufen am 27. Juni 2021 (englisch).
  18. Süd-Chemie Tochterfirma Phostech setzt ihre Tätigkeit mit Batteriematerial LFP trotz eines Urteil eines kanadischen Berufungsgerichts fort. In: chemie.de. Lumitos AG, 24. August 2011, abgerufen am 27. Juni 2021.
  19. Key Personnel. In: CAP-XX. CAP-XX, abgerufen am 28. Juni 2021 (australisches Englisch).
  20. Philippe Reltien: Michel Armand l'inventeur déçu de la batterie lithium des Autolib. In: Accueil > Sciences. France Inter, 5. Oktober 2017, abgerufen am 21. Juli 2021 (französisch).
  21. Bolloré Group Introduces BlueCar Lithium-Metal-Polymer EV Concept. In: Green Car Congress. BioAge Group, LLC, 7. März 2005, abgerufen am 21. Juli 2021 (englisch).
  22. Armand, Michel B. In: scopus. Elsevier, abgerufen am 3. Juli 2021 (englisch).
  23. Michel ARMAND | Professor Emeritus | PhD | Université de Picardie Jules Verne, Amiens | UPJV | UFR of sciences. In: Authors / Profile. ResearchGate GmbH, abgerufen am 5. Juli 2021 (englisch).
  24. Michel Armand: Polymer solid electrolytes - an overview. In: Solid State Ionics. Band 9-10. Elsevier, Dezember 1983, S. 745–754, doi:10.1016/0167-2738(83)90083-8 (elsevier.com).
  25. Jean-Marie Tarascon, Michel Armand: Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries. In: Nature. Band 414, Nr. 6861, November 2001, ISSN 0028-0836, S. 359–367, doi:10.1038/35104644 (nature.com).
  26. Michel Armand, Jean-Marie Tarascon: Building better batteries. In: Nature. Band 451, Nr. 7179, Februar 2008, ISSN 0028-0836, S. 652–657, doi:10.1038/451652a (nature.com).
  27. Michel Armand, Frank Endres, Douglas R. MacFarlane, Hiroyuki Ohno, Bruno Scrosati: Ionic-liquid materials for the electrochemical challenges of the future. In: Nature Materials. Band 8, Nr. 8, August 2009, ISSN 1476-1122, S. 621–629, doi:10.1038/nmat2448 (nature.com).
  28. Electrochemistry Group Awards. In: Membership & professional community > Connect with others > Through interests > Electrochemistry Group > Awards. Royal Society of Chemistry, abgerufen am 28. Juni 2021 (britisches Englisch).
  29. Battery Division Research Award. In: ECS > Programs > Honors & Awards Program > Division Awards. The Electrochemical Society, abgerufen am 27. Juni 2021 (amerikanisches Englisch).
  30. Electrochimica Acta Gold Medal. In: Society Awards. International Society of Electrochemistry, abgerufen am 27. Juni 2021 (englisch).
  31. Alessandro Volta Medal. In: ECS. The Electrochemical Society, abgerufen am 3. Juli 2021 (amerikanisches Englisch).
  32. Jakob Piehl: Honorary Doctors of the Faculty of Science and Technology - Uppsala University, Sweden. In: Academic traditions > Prizes > Honorary doctorates > Science and Technology. Uppsala University, abgerufen am 27. Juni 2021 (englisch).
  33. Prix Aymé-Poirson. (PDF) Académie des sciences, abgerufen am 26. Juni 2021 (französisch).
  34. 2016 Recipients of IBA Awards. In: IBA 2016 International Battery Association, March 20 to 25 in Nantes, France. International Battery Association IBA, 2016, abgerufen am 5. Juli 2021 (englisch).
  35. Honorary awards. In: About Deakin > Reputation and recognition. Deakin University, abgerufen am 28. Juni 2021 (englisch).
  36. Michel Armand. In: About Deakin > People > Michel Armand. Deakin University, abgerufen am 28. Juni 2021 (englisch).
  37. Kathrin Zinkant: Chemienobelpreis: Ehrung für Lithium-Ionen-Akkus. In: Süddeutsche Zeitung sueddeutsche.de. Süddeutsche Zeitung GmbH, München, 9. Oktober 2019, abgerufen am 24. Juli 2021.
  38. Kathrin Zinkant: Batterie-Pioniere erhalten Nobelpreis in Chemie. In: Tamedia Publikationen Deutschschweiz AG (Hrsg.): Tages-Anzeiger. 9. Oktober 2019, ISSN 1422-9994 (tagesanzeiger.ch [abgerufen am 24. Juli 2021]).
  39. archyde: Rififi around the Nobel Prize in Chemistry. In: Archyde.com. 9. Dezember 2019, abgerufen am 24. Juli 2021 (amerikanisches Englisch).
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