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，约翰·古德足够在牛津发明了第一个需要钴的锂离子可充电电池。实验表明，钴的能量密度非常高，特别适用于体积小但能量高的电池。Goodenough通过加热引导部分来提炼钴。如今，大多数商用锂离子电池都使用钴，但价格昂贵。为此，它衍生出了一条黑色利益链：长期以来，刚果共和国一直存在侵犯人权的行为，包括在采矿业雇佣童工。电子设备和电动汽车公司不愿为制造生产支付大量资金，也不愿参与当地的人权剥削，因此他们逐渐减少了电池中钴的使用。特斯拉的电池供应商松下在上个月底宣布，他们正在开发不需要钴的电池。Goodenough等研发了无钴电池的研究人员也在帮助松下。电池有一个正极，通常是石墨，还有一个负极，由锂、钴和氧组成。在电动汽车的电池组中，负极通常比电子产品含有更多的镍，这减少了钴的使用，但它带来了更高的加工成本，更容易在飞机上引发火灾，例如三星Note7中的电池。相比之下，钴原子外轨道上的电子成对分布，这意味着它又小又密，很容易形成层。但包括Goodenough在内的新一代电池研究人员正在转向锰和铁等材料。与层状结构不同，这些元素会形成“岩盐”结构。含有岩盐的负电极已经在一些设备中使用，但目前岩盐结构的高能量密度不如钴或镍。研究人员和公司已经准备好了替代方案。得克萨斯大学工程教授Goodenough说：“因为钴很贵，公司尽量不在电池制造中使用钴。”。钴的价格在过去两年里翻了两番。目前，市场上的钴大部分用于便携式电子设备，未来电动汽车电池组对钴的需求将比手机高出近1000倍。随着全球变暖，越来越多的人用电动汽车取代内燃机驱动的汽车。尽管这对地球来说是件好事，但它确实推高了钴的价格。钴是镍和铜等其他金属生产的副产品，但它也以自己的形式存在于地壳中，主要分布在刚果民主共和国的矿山中。2016年，《华盛顿邮报》调查了过去不透明的钴供应链，揭露了雇佣童工和缺乏必要的采矿设备的问题。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Elsa Olivetti表示，由于锂离子电池寿命长，人们对电子产品的需求将越来越高，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，钴的供应将迅速增加，以满足未来几年的需求，尤其是随着电动汽车的兴起。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，钴电极仍然具有存在和研究的价值。然而，人们已经开始逐渐减少钴的使用。 “使用磷和铁等稳定且耗能高的金属制造电池负极将是未来的趋势。除了层状和岩盐电池外，研究人员还在开发固态电池。这种电池可能需要更多的锂，但不一定需要钴，而且比现有的锂离子电池安全得多d本田正在研究这些电池，但奥利韦蒂认为，这项技术将无法满足2025年的市场需求。在此之前，该公司将努力减少含钴电池的使用。苹果和三星等公司已加入“负责任钴倡议”，承诺改善钴生产过程中的环境污染和不良社会影响。最近，苹果公司开始直接从矿工那里购买钴，以确保钴供应商的生产安全条件符合行业要求。Goodenough，96岁，仍在考虑钴的应用。……

尽管他已经开发出了一种不需要钴的电池，但他仍然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有很好的应用潜力。1980年，约翰·古德足够在牛津发明了第一个需要钴的锂离子可充电电池。实验表明，钴的能量密度非常高，特别适用于体积小但能量高的电池。Goodenough通过加热引导部分来提炼钴。如今，大多数商用锂离子电池都使用钴，但价格昂贵。为此，它衍生出了一条黑色利益链：长期以来，刚果共和国一直存在侵犯人权的行为，包括在采矿业雇佣童工。电子设备和电动汽车公司不愿为制造生产支付大量资金，也不愿参与当地的人权剥削，因此他们逐渐减少了电池中钴的使用。特斯拉的电池供应商松下在上个月底宣布，他们正在开发不需要钴的电池。Goodenough等研发了无钴电池的研究人员也在帮助松下。电池有一个正极，通常是石墨，还有一个负极，由锂、钴和氧组成。在电动汽车的电池组中，负极通常比电子产品含有更多的镍，这减少了钴的使用，但它带来了更高的加工成本，更容易在飞机上引发火灾，例如三星Note7中的电池。相比之下，钴原子外轨道上的电子成对分布，这意味着它又小又密，很容易形成层。但包括Goodenough在内的新一代电池研究人员正在转向锰和铁等材料。与层状结构不同，这些元素会形成“岩盐”结构。含有岩盐的负电极已经在一些设备中使用，但目前岩盐结构的高能量密度不如钴或镍。研究人员和公司已经准备好了替代方案。得克萨斯大学工程教授Goodenough说：“因为钴很贵，公司尽量不在电池制造中使用钴。”。钴的价格在过去两年里翻了两番。目前，市场上的钴大部分用于便携式电子设备，未来电动汽车电池组对钴的需求将比手机高出近1000倍。随着全球变暖，越来越多的人用电动汽车取代内燃机驱动的汽车。尽管这对地球来说是件好事，但它确实推高了钴的价格。钴是镍和铜等其他金属生产的副产品，但它也以自己的形式存在于地壳中，主要分布在刚果民主共和国的矿山中。2016年，《华盛顿邮报》调查了过去不透明的钴供应链，揭露了雇佣童工和缺乏必要的采矿设备的问题。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Elsa Olivetti表示，由于锂离子电池寿命长，人们对电子产品的需求将越来越高，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，钴的供应将迅速增加，以满足未来几年的需求，尤其是随着电动汽车的兴起。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，钴电极仍然具有存在和研究的价值。然而，人们已经开始逐渐减少钴的使用。 “使用磷和铁等稳定且耗能高的金属制造电池负极将是未来的趋势。除了层状和岩盐电池外，研究人员还在开发固态电池。这种电池可能需要更多的锂，但不一定需要钴，而且比现有的锂离子电池安全得多d本田正在研究这些电池，但奥利韦蒂认为，这项技术将无法满足2025年的市场需求。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负责任的钴倡议，承诺改善环境……

钴生产过程中的污染和不良的社会影响。最近，苹果公司开始直接从矿工那里购买钴，以确保钴供应商的生产安全条件符合行业要求。Goodenough，96岁，仍在考虑钴的应用。尽管他已经开发出了一种不需要钴的电池，但他仍然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有很好的应用潜力。

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