Dlaczego producenci baterii litowych tak chętnie eliminują elementy zawierające kobalt?

著者：Iflowpower – Fornitore di stazioni di energia portatili

Kobalt stanowi jedną piątą materiału katody litowo-jonowej. Zwykle występują dwa rodzaje tego materiału: NMC (tlenek niklowo-manganowo-kobaltowy) lub NCA (tlenek niklowo-kobaltowo-glinowy). Kobalt zawarty w tych bateriach ma trwałe zastosowanie i zapobiega korozji katody baterii. Może również zwiększyć szybkość ładowania akumulatora, ale surowiec ten jest dość drogi i trudno dostępny.

Ponadto w przypadku kobaltu występują pewne problemy społeczne. Prawie dwie trzecie kobaltu na świecie wydobywa się w Demokratycznej Republice Konga (Kongo (Jin)), jako produkt uboczny w dużych kopalniach niklu i miedzi. Ale Kongo (Jin) ma także duży zespół składający się z dużej liczby niezależnych lub ręcznie pracujących górników, którzy działają skutecznie bez żadnego nadzoru nad bezpieczeństwem.

Prowadzi to do zjawiska masowego łamania praw człowieka w kopalni kobaltu w Kongo, w tym wykorzystywania dzieci do pracy. Mantiram i katoda opracowana przez jego współpracowników odparowali kobalt poprzez dodanie niklu; nikiel stanowi 89% masy metalu w katodzie, obliczając ją wagowo. W ich akumulatorze połączono składniki katod NMC i NCA, tworząc w ten sposób katodę NMA (tlenek niklowo-manganowo-glinowy) bez kobaltu.

Mantiram powiedział, że chociaż zespół nie jest pierwszym, który opracował katodę kobaltową lub wysokoniklową, to jest to pierwszy zespół, który nie ma krótkiego czasu pracy baterii, niskiej gęstości energii ani... Dyrektor techniczny Laboratorium Baterii Uniwersytetu Michigan, Gregless, powiedział, że materiały katodowe Manthirama „przedstawiają ogromny pierwszy plan”. Uważa on, że bateria kobaltowa będzie w stanie lepiej radzić sobie z innymi podobnymi materiałami chemicznymi katodowymi, na przykład z tendencją do rozpuszczania manganu w wysokich temperaturach, ale wstępne wyniki wykrywania baterii są zachęcające.

„Alternatywa bez kobaltu dla elektrod zawierających kobalt to naprawdę ekscytujące zjawisko. „Less) także pokłada duże nadzieje w tej baterii. Próbki proszku zostaną przetworzone na katalizator bez kobaltu. Aby osiągnąć ten cel, Manthiram i jego zespół wykorzystują specjalistyczne techniki mieszania surowców w skali nano.

Polega ona na wpompowaniu do reaktora roztworu zawierającego jony niklu, manganu i glinu, a następnie wymieszaniu go w reaktorze z innym roztworem związanym z jonami metalu. W rezultacie drobno zmieszany proszek wodorotlenku metalu jest kalcynowany razem z wodorotlenkiem litu w celu utworzenia materiału na katodę. W trakcie całego procesu nie kontroluje się dokładnie szybkości pompowania i temperatury, co pozwala mieć pewność, że wytworzony materiał katody ma właściwą strukturę i składniki.

Mantiram powiedział: „Projektowanie elementów katodowych wymaga bardzo dobrej podstawowej wiedzy chemicznej. W końcu znaleźliśmy sposób na kontrolowanie tego procesu, dzięki czemu można mieszać na skalę atomową. „Gdy Mandhersram i jego zespół z powodzeniem wymieszali te elementy, umieścili katodę w przetestowanym akumulatorze litowo-jonowym, a anoda wykorzystała tradycyjne elektrody grafitowe.

W trakcie procesu wykrywania odkryli, że przy różnych szybkościach ładowania i setkach cykli ładowania ich wydajność jest porównywalna z wydajnością dostępnych na rynku akumulatorów litowo-jonowych. Mimo że gęstość energetyczna kobaltowej kobiozy jest nieco niska, oznacza to, że może ona magazynować mniej jonów litu. Mantiram uważa jednak, że można nadrobić tę lukę poprzez dalsze udoskonalanie jej składu chemicznego. Prace nad bateriami bez klocków COBI trwają od teorii do komercyjnego konkursu na dostępne na rynku baterie. Obecnie skupia się na tym, aby baterie opuściły laboratorium i trafiły do ​​praktycznego świata.

Niedawno Mantiram założył firmę TexPower, której celem jest komercjalizacja katod akumulatorowych. Dodał, że biorąc pod uwagę obecne trendy, technologię tę można łatwo połączyć z istniejącym procesem produkcji baterii. Elektrodę kobaltową można stosować w bateriach stosowanych w urządzeniach elektronicznych powszechnego użytku, pojazdach elektrycznych i sieciach energetycznych.

Mantiram ma nadzieję, że jego kora mózgowa za kilka lat będzie mogła trafić na rynek. Jednak nie jest on jedynym odkrywcą w tej kategorii. Startup o nazwie Sparkz niedawno uzyskał autoryzację kodów cobocar od Oak Ridge National Laboratory w Departamencie Energii Stanów Zjednoczonych, co umożliwi mu komercjalizację technologii.

Starsze firmy, takie jak Panasonic, również starają się ograniczyć zawartość kobaltu w akumulatorach. Elonmusk ma nadzieję na wykorzystanie baterii cobitable w Tesli, a wielu specjalistów od awarii w branży spodziewa się, że w przyszłym miesiącu Tesla ogłosi Batteryday, czyli dzień poświęcony akumulatorom litowo-jonowym o niskiej zawartości kobaltu. Uszkodzenie akumulatora.

Czy jednak bateria zawierająca kobalt zostanie wymieniona w krótkim czasie? Jednak kobalt kobalt może również mieć trochę czasu, aby reprezentować byłego przewodniczącego Cobalt Institute (Cobaltinstitute), obecnego konsultanta DavidaWeighta. Oprócz zalet tego metalu w zakresie stabilności i wydajności w stosunku do baterii litowo-jonowych, firmy produkujące baterie litowo-jonowe poświęcają kilka lat i miliardy dolarów na udoskonalenie kobaltu. Oznacza to, że nowi uczestnicy nie przełamują wielu branżowej inercji.

Weight powiedział: „Zanim stanie się to praktyką biznesową, czeka nas długa droga w przyszłość. Zwrócenie się ku nowej technologii nie będzie. W przewidywalnej przyszłości kobalt nadal będzie długo wykorzystywany w bateriach.

Według najnowszego raportu „WorldBank” produkcja kobaltu w ciągu ostatnich kilku dekad nie wzrosła o więcej niż 500%, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na baterie litowo-jonowe. Weight stwierdził, że tylko Demokratyczna Republika Konga nie jest w stanie sprostać temu zapotrzebowaniu i że na świecie działa wiele firm zajmujących się poszukiwaniem kobaltu, które mogą rozpocząć prace w celu zapewnienia dalszego wydobycia odkrywkowego. Obecnie największe złoże rudy kobaltu znajduje się w morzu, choć kwestia wydobycia głębinowego wciąż budzi kontrowersje.

Ale nawet jeśli okaże się, że podaż nie stanowi problemu, kobalt i tak może sprawić, że baterie litowo-jonowe będą tańsze niż kiedykolwiek, toksyczne i zgodne z wyższymi standardami moralnymi.