Электромобилям нужен кобальт

Эльза Оливетти (Elsa Olivetti), инженер-металловед из Массачусетского Технологического Института, и ее коллеги сделали прогноз о времени, когда возникнет дефицит кобальта, при условии сохранения нынешних тенденций в производстве электромобилей. Оказалось, что даже если придерживаться консервативных оценок, уже к через семь лет мировой отрасли производства больших аккумуляторов будет недоставать около десяти тысяч тонн кобальта в год. Подробно свои опасения ученые изложили в статье, опубликованной в журнале Joule.

Сейчас аналитики-экономисты прогнозируют, что к 2040 году треть всех автомобилей будет работать на аккумуляторах. В большинстве таких автомобилей используются большие батареи литий-ионных аккумуляторов, и это вызывает опасения, что производства лития и особенно кобальта может быть недостаточным.

Дело в том, что катоды литий-ионных аккумуляторов состоят из нескольких слоев оксидов лития, содержащих некое сочетание кобальта и других металлов. Уникальные свойства атомов кобальта позволяют этим катодам накапливать очень большие количества энергии в малом объеме и сохранять слоистую структуру катода.

В своем анализе группа Оливетти экстраполировала тенденции поставок лития и кобальта на период до 2024 г. Для расчета потребностей в этих металлах группа рассмотрела два сценария: медленного и быстрого роста использования аккумуляторов для автомобилей и портативной электроники.

Модель показала, что в долгосрочной перспективе литий вряд ли окажется лимитирующим фактором. Но даже при самой осторожной оценке объемов продажи электромобилей в 2025 году в 10 миллионов, потребность в кобальте к этому году может достичь 330 000 тонн, тогда как его производство к этому времени не превысит 290 000 тонн.

Кобальт — это побочный продукт производства меди и никеля, поэтому уровень его производства зависит от спроса на эти металлы. Более того, почти половина мировых запасов кобальта сосредоточена в политически нестабильной Демократической Республике Конго.

Утилизация литий-ионных аккумуляторов сложна, и осуществляется редко. Но даже при росте объемов и удешевления этого процесса утилизация не окажет заметного влияния раньше, чем через десять лет после начала массового внедрения электромобилей.

Надежда на новые химические структуры катодов подают надежду. Предполагается, что разработанные недавно структуры, богатые никелем, уменьшат спрос на кобальт. Разрабатываются и бескобальтовые катоды, и разработчики надеются сделать их применимыми вне лабораторий.