锂电池的后“钴”时代 原料价格飞涨催生电池新技术进化

1980年，JohnGoodenough在牛津发明了第一块需要钴的锂离子充电电池。实验证明，钴的能量密度很高，特别适用于体积小但能量大的电池。Goodenough通过加热前导部分来提取钴。

如今，大多数商用锂离子电池使用钴，但价格昂贵。正因如此，催生了一条利益黑色链条：长期以来，刚果共和国一直存在侵犯人权的行为，包括采矿中的童工。电子设备和电动汽车公司不愿为制造和生产付出较大代价，也不愿参与当地的人权剥削，因此逐渐减少电池中钴的用量。松下，特斯拉上月底，美国一家电池供应商宣布，他们正在开发不含二氧化碳的电池。我不需要钴。研发无钴电池的Goodenough等研究人员也在帮助松下。

电池有一个正极，通常是石墨，和一个负极，由锂、钴和氧组成。在电动汽车的电池组中，负极部分往往比电子产品含有更多的镍，减少了钴的使用，但带来了更高的加工成本，更容易在飞机上引起火灾。3354比如三星Note7里的电池。相比之下，钴原子外轨道上的电子是成对分布的，也就是说它小而密，容易形成层。

但新一代电池研究人员，包括Goodenough在内，正转向锰和铁等材料的研究。不同于分层结构，这些元素将形成一个"岩盐"结构。含有岩盐的负电极已经用于一些装置中，但是目前，岩盐结构不具有与钴或镍相同的高能量密度。

研究人员和公司已经准备了替代方案。"因为钴很贵，公司尽量不在电池制造中使用它。德克萨斯大学的工程学教授Goodenough说。在过去的两年里，钴的价格翻了两番。目前市场上大部分钴用于便携式电子设备，未来电动车电池组对钴的需求将比手机高出近1000倍。随着全球变暖，越来越多的人正在用电动汽车取代内燃机驱动的汽车。虽然这对地球是好事，但确实推高了钴的价格。

它是镍、铜等其他金属生产的副产品，但也存在于地球主要分布在刚果民主共和国的矿山中。2016年，《华盛顿邮报》对过去不透明的钴供应链进行了调查，揭露了雇佣童工和缺乏必要的采矿设备。

诚然，还有其他方法可以避免危险的采矿：回收钴。然而，麻省理工学院的能源研究专家ElsaOlivetti表示，由于锂离子电池寿命长，电子产品的需求不断增加，未来10年购买锂离子电池的人数将大幅增加。去年10月，她发表了一篇文章，并得出结论：未来几年，尤其是随着电动汽车的兴起，钴的供应量将迅速增加，以满足需求。尽管在过去的八个月里，新阳极材料的研发和钴的开源取得了进展，但她仍然写道："目前钴基电极仍然存在，有研究的价值。但是人们已经开始逐渐减少钴的使用。"使用磷、铁等稳定的高耗能金属制作电池负极将是未来的趋势。

除了层状和岩盐结构电池，研究人员正在开发固态电池。这种电池可能需要更多的锂，但不一定是钴，而且比现有的锂离子电池安全得多。宝马、丰田、本田等汽车公司都在研究这些电池，但Olivetti认为这项技术在2025年无法满足市场需求。在此之前，该公司将努力减少含钴电池的使用。苹果和三星等公司加入了ResponsibleCobaltInitiative计划，承诺改善钴生产过程中的环境污染和不良社会影响。最近，苹果公司已经开始从矿工手中直接采购钴，以确保钴供应商的生产安全条件符合行业要求。

96岁的Goodenough仍在考虑钴的应用。尽管他已经开发了一种电池。t不需要钴，他仍然不需要我不认为使用钴的锂电池会退出历史舞台。尽管生产成本很高，但他早年设计的锂电池仍然有非常好的应用潜力。