По мере того, как все больше распространяется мобильная электрификация, человечество использует все больше кобальта – критически важного материала для аккумуляторов. Эта тенденция доходит уже до такой степени, что теперь начал повышаться потенциальный риск нехватки этого металла, пишет интернет-издание Interesting Engineering (IE). Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
По оценкам исследователей, основанным на данных о добыче полезных ископаемых и прогнозируемом спросе, предложение кобальта не сможет удовлетворить спрос уже к 2030 году, даже если будет налажена переработка использованных ресурсов. Сектором, потребляющим больше всего кобальта, считаются электромобили, но этот металл также используется в потребительских устройствах, как и в большинстве бытовых приборов.
Кобальт является одним из наиболее важных компонентов литий-ионных аккумуляторов, поскольку он увеличивает плотность накапливаемой электроэнергии и продлевает срок службы зарядного устройства. Но, как и в случае с литием, производство кобальта ограничено, при том что любая страна, производящая электронику, является активным покупателем кобальта. Хотя совершенствование полупроводниковых микросхем снизило потребность в кобальте, риск его нехватки сохраняется.
Один литий-ионный аккумулятор электромобиля содержит около 15 кг кобальта, а более крупные транспортные средства, такие как электрические автобусы и грузовики, используют гораздо больше кобальта. Хотя батареи, как правило, используются в течение многих лет и способны, после процесса перезарядки, использоваться снова в качестве стационарных накопителей энергии в электромобилях, переход к «зеленым» технологиям и рост индустрии электромобилей предполагают, что необходимый объем кобальта окажется намного выше, чем то, что может быть реально предоставлено в качестве металла – конечного ресурса.
Когда эти устройства ломаются, их зачастую просто выбрасывают, а не перерабатывают. С 2014 по 2019 год объемы отходов различной электроники выросли на 21 процент, но в 2019 году было переработано только 17,4 % этих отходов, по данным ООН. Частично причина такого низкого показателя заключается в том, что переработка электронных отходов – технологически сложная задача. Небольшая электроника, такая как телефоны и смарт-часы, для которых требуются крошечные печатные платы и батареи, покрыта клеем, а это означает, что смешанные металлы практически невозможно отделить и использовать повторно.
Международное энергетическое агентство (МЭА) заявляет:
«Переработка не устранит необходимость в постоянных инвестициях в новые поставки для достижения климатических целей, но, по нашим оценкам, к 2040 году переработанное количество меди, лития, никеля и кобальта из отработанных батарей может позволить сократить совокупные потребности в первичных поставках этих полезных ископаемых примерно на 10 процентов».
Переработка кобальта – важный шаг на пути к чистой, устойчивой энергетике в будущем, а также к циклической экономической модели, которая может избавить энергетическую отрасль от международной конкуренции, дефицита и колебаний цен. Следовательно, использование кобальта потенциально может сделать наше будущее возобновляемых источников энергии, как и ископаемое топливо, зависимым от ограниченного источника энергии.
К счастью, есть успешные попытки производить безкобальтовые аккумуляторы – это осуществляют китайская фирма под названием SVTOL и Panasonic из Японии, производящие энергоемкие аккумуляторы для Tesla.
SVTOL, дочерняя компания китайского автопроизводителя Great Wall Motors, объявила в середине прошлого года, что готова начать масштабное производство безкобальтовых аккумуляторов и продемонстрировала свой силовой агрегат мощностью 82,5 кВтч в автомобиле Great Wall Motors на автосалоне в Чэнду. SVOLT утверждает, что его батарея для электромобиля обеспечивает запас хода примерно 600 км на одной зарядке и позволяет автомобилю разгоняться с нуля до 100 км/ч менее чем за пять секунд.
В пресс-релизе SVTOL утверждает, что ее продукт является «первым в мире безкобальтовым аккумулятором, запущенным в серийное производство». Тем не менее, это не первая компания, которая делает подобные заявления. В прошлом году Tesla объявила, что разрабатывает безкобальтовые литий-железо-фосфатные (LFP) батареи для своих автомобилей Model 3 в Китае. Panasonic также заявила в прошлом году, что выходит на порог коммерциализации своих батарей без кобальта в рамках партнерства с Tesla.