В 1980 году Джон Гуденаф изобрел первую литий-ионную перезаряжаемую батарею, нуждающуюся в кобальте в Оксфорде. Эксперименты показали, что кобальт имеет очень высокую плотность энергии и особенно подходит для небольших батарей, но требует большого количества энергии. Goodenough нагревает ведущую часть самостоятельно. Извлечь кобальт.
Рисунок 丨 Джон Гуденаф
Сегодня большинство коммерческих литиево-ионных батарей используют кобальт, но это дорого. С этой целью он получает черную цепь интересов: долгое время в Республике Конго были нарушения прав человека, в том числе использование детской рабочей силы. Поведение. Электронное оборудование и компании электромобилей неохотно платят большие цены за производство, и они не желают участвовать в местной эксплуатации прав человека, поэтому постепенно сокращают количество кобальта, используемого в батареях. Поставщик аккумуляторов Tesla Matsushita Electric Co., Ltd. В конце прошлого месяца они объявили, что разрабатывают батареи, которые не требуют кобальта. Goodenough и другие исследователи, которые разработали батареи, не содержащие кобальта, также помогают Panasonic.
Аккумулятор имеет положительный электрод, обычно графит и отрицательный электрод, состав из лития, кобальта и кислорода. В аккумуляторных батареях для электрических транспортных средств участок отрицательного электрода часто содержит больше никеля, чем электронный продукт, что уменьшает кобальт. Используйте, но это приносит более высокие затраты на обработку и, скорее всего, вызывает пожары на самолете - например, батарею в примечании Samsung 7. Напротив, электроны на внешних орбитах атомов кобальта распределяются парами. Это означает, что он мал и плотен, и легко сформировать слой.
Рисунок 丨 Сырая кобальтовая медная руда
Но исследователи батарей нового поколения, в том числе Гуденаф, обращаются к изучению материалов, таких как марганец и железо. В отличие от слоистых структур эти элементы образуют «камнеальную» структуру. Отрицательные электроды, содержащие каменную соль, уже находятся в некоторых Устройство используется, но в настоящее время структура каменной соли еще не обладает такой же высокой плотностью энергии, как кобальт или никель.
Исследователи и компании готовы к альтернативам: «Поскольку кобальт дорог, компании стараются не использовать его в производстве батарей», - сказал Гуденаф, профессор техники в Техасском университете. За последние два года кобальт Цена на этот раз увеличилась в четыре раза. На этом этапе портативные электронные устройства используют большую часть кобальта на рынке, а будущий спрос на кобальт для аккумуляторных батарей электромобилей будет почти в 1000 раз выше, чем у мобильных телефонов. Все больше и больше людей заменяют двигатели с двигателем внутреннего сгорания с электрическими. Хотя это хорошо для Земли, это фактически подталкивает цены на кобальт.
Кобальт является побочным продуктом производства других металлов, таких как никель и медь, но он также существует в своей собственной форме в земной коре, главным образом в шахтах в Демократической Республике Конго. В 2016 году Washington Post проводила непрозрачную цепочку поставок кобальта в прошлом. Расследование выявило ситуацию с занятостью по найму детей и отсутствием необходимого горнодобывающего оборудования.
Правда, есть и другие способы избежать опасной добычи: рециркуляция кобальта. Однако, поскольку литий-ионные батареи имеют долгую жизнь, и спрос людей на электронные продукты будет расти, важно приобрести литий-ионные батареи в ближайшие 10 лет. Люди значительно возрастут, сказала Эльза Оливетти, эксперт по энергетическим исследованиям Массачусетского технологического института. В октябре прошлого года она опубликовала статью, в которой говорится, что предложение кобальта будет быстро расти для удовлетворения потребностей следующих нескольких лет. С ростом электромобилей, несмотря на прогресс в разработке новых негативных материалов и открытого источника кобальта за последние восемь месяцев, она все же пишет: «В настоящее время кобальтовые электроды все еще существуют и изучены. Люди начали постепенно уменьшать использование элементов кобальта. Использование устойчивых, энергоемких металлов, таких как фосфор и железо, чтобы создавать отрицательные электроды аккумуляторных батарей, станет будущей тенденцией.
В дополнение к стратифицированным и каменноугольным батареям исследователи разрабатывают твердотельные батареи. Такие батареи могут потребовать больше лития, но не обязательно кобальта, и намного безопаснее, чем существующие литий-ионные батареи. BMW, Toyota, Honda и другие автокомпании изучают эти батареи, но Olivetti полагает, что технология не будет соответствовать рыночному спросу в 2025 году. До этого компания будет пытаться сократить использование кобальтовых аккумуляторов. Такие компании, как Apple и Samsung, присоединились к Инициативе ответственного кобальта Этот план обещает улучшить загрязнение окружающей среды и неблагоприятные социальные последствия, возникающие при производстве кобальта. Недавно Apple начала приобретать кобальт непосредственно у шахтеров, чтобы гарантировать, что условия безопасности производства кобальта соответствуют отраслевым требованиям.
Goodenough, 96 лет, все еще думает об использовании кобальта. Несмотря на то, что он разработал батарею, которая не требует кобальта, он все еще не считает, что литиевые батареи, использующие кобальт, уйдут со стадии истории. Несмотря на высокие издержки производства, он разработал литиевые батареи в ранние годы. Все еще имеет очень хороший прикладной потенциал.
