Alternativen zu Kobalt, diesem blutigen Diamanten aus Batterien

Rohes Kobalterz

Als John Goodenough 1980 in Oxford die erste wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie herstellte [genauer gesagt, entwickelte er eine Kathode für ihn / ca. perev.], er brauchte Kobalt. Experimente haben bereits gezeigt, dass dieses Metall eine hohe Energiedichte aufweist und ideal für kleine Batterien ist, die viel Energie benötigen. Daher extrahierte Gudenaf Kobalt selbst und erhitzte Vorläufer auf sehr hohe Temperaturen.

Kobalt ist heute in den meisten kommerziellen Lithium-Ionen-Batterien enthalten - aber Sie müssen dafür bezahlen. Ja, dieses Silbermetall ist teuer. Aber es hat einen dunkleren Preis: eine lange Geschichte von Menschenrechtsverletzungen, einschließlich des Einsatzes von Kindern im Bergbau im Zusammenhang mit der Metallproduktion in der Demokratischen Republik Kongo . Unternehmen, die Elektronik- und Elektroautos herstellen, wollen nicht dafür bezahlen und zeigen, dass sie an diesen Gräueltaten beteiligt sind. Deshalb haben sie versucht, die Menge an verwendetem Kobalt zu reduzieren. Panasonic, der Batterielieferant von Tesla, kündigte im Juni die Entwicklung von Batterien an, die kein Kobalt benötigen. Sie haben die Hilfe von Wissenschaftlern in Anspruch genommen: Gudenaf und andere Spezialisten haben bereits wiederaufladbare Batterien entwickelt, die kein Kobalt benötigen.


Der Bergmann arbeitet in der ehemaligen industriellen Kobalt-Kupfer-Mine Tilvisembe in der Nähe von Kolwezi , der Hauptstadt der Provinz Lualaba im Südkongo. Juni 2016.

Batterien haben eine Anode, ein positives Ende, normalerweise unter Verwendung von Graphit, und eine Kathode, ein negatives Ende, das eine Kombination aus Lithium, Kobalt und Sauerstoff enthält. Höchstwahrscheinlich lesen Sie diesen Text von einem Gerät, das eine solche Batterie enthält. In Elektrofahrzeugen enthält die Kathode normalerweise mehr Nickel als kleinere Geräte - was den Druck auf die Kobaltversorgungskette verringert. Solche Batterien sind jedoch normalerweise teurer und einem höheren Risiko einer Selbstentzündung in Flugzeugen ausgesetzt, wie im berüchtigten Samsung Galaxy Note 7. Elektronen in der äußeren Umlaufbahn eines Atoms Kobalt ist gepaart, was bedeutet, dass es klein und dicht ist und leicht Schichten bildet.

Eine neue Welle von Batterieforschern, darunter Gudenaf, setzt jedoch auf Materialien wie Mangan und Eisen. Anstelle von Schichten werden diese Elemente zu einer Steinsalzstruktur verbunden . Steinsalzkathoden werden bereits in einigen Geräten verwendet, aber bisher fehlt ihnen die gleiche hohe Energiedichte wie Kobalt oder Nickel.

Forscher und Unternehmen suchen nach Alternativen. "Kobalt ist teuer und die Leute werden versuchen, es nicht zu verwenden", sagt Goodenough, immer noch Professor für Ingenieurwissenschaften an der University of Texas. In den letzten zwei Jahren haben sich die Kosten für Kobalt vervierfacht , und obwohl der Löwenanteil von elektronischen Handgeräten verwendet wird, benötigen Batterien für Elektrofahrzeuge fast 1000-mal mehr Kobalt als Telefon. Und angesichts des anthropogenen Klimawandels stellen immer mehr Menschen den Verbrennungsmotor auf Elektro um. Und wenn dieser Trend für den Planeten nützlich sein kann, dann steigen die Kobaltpreise weiter an.

Kobalt ist ein Nebenprodukt der Produktion anderer Metalle wie Nickel und Kupfer, aber es kommt auch in der Erdkruste und unabhängig davon vor, und die Minen für seine Gewinnung befinden sich größtenteils im Kongo. Im Jahr 2016 führte die Washington Post eine Untersuchung einer bisher unbekannten Kobalt-Lieferkette durch und stellte den Einsatz von Kinderarbeit und den Mangel an notwendiger Ausrüstung fest.

Natürlich gibt es einen anderen Weg, um die Gefahren des Erzabbaus zu vermeiden: die Wiederverwendung. Lithium-Ionen-Batterien halten jedoch so lange, dass in den nächsten 10 Jahren die Anzahl der Käufer die Anzahl der Personen, die sie loswerden, übersteigt, erklärt Elsa Olivetti , Professorin für Energiequellen am MTI. Im Oktober letzten Jahres veröffentlichte sie ein Papier, in dem sie zu dem Schluss kam, dass das Kobaltangebot sehr schnell erhöht werden muss, um die Nachfrage in den nächsten Jahren zu befriedigen, insbesondere mit der Zunahme der Anzahl von Elektrofahrzeugen. Trotz der Fortschritte bei der Entwicklung des Kathoden- und Kobaltabbaus in den letzten acht Monaten: „Ich denke, die allgemeine Schlussfolgerung ist, dass wir sorgfältig über Kobalt nachdenken müssen“, schreibt sie. "Aber die Leute haben bereits damit begonnen", Kathoden mit stabilen Substanzen mit hoher Energiedichte wie Phosphor und Eisen zu entwickeln.

Forscher suchen jedoch nach Wegen, die über Schicht- und Steinsalzbatterien hinausgehen - sie entwickeln Festkörperbatterien. Sie benötigen möglicherweise mehr Lithium, aber nicht unbedingt Kobalt, und sie sind viel sicherer als moderne Lithium-Ionen-Batterien. Automobilunternehmen wie BWM, Toyota und Honda erforschen solche Batterien, aber Olivetti glaubt, dass diese Technologie erst 2025 auf den Markt kommen wird. Bis dahin werden Unternehmen versuchen, die Auswirkungen von Kobaltbatterien zu mildern. Unternehmen wie Apple und Samsung haben sich der Initiative Responsible Cobalt angeschlossen , um die schlimmsten sozialen und ökologischen Auswirkungen der Lieferkette anzugehen. Vor kurzem begann Apple, Kobalt direkt von Bergleuten zu kaufen, um sicherzustellen, dass die Lieferanten an ihren Arbeitsplätzen akzeptable Arbeitsstandards erreichen.

Goodenough arbeitet immer noch mit Kobalt, obwohl er 96 Jahre alt ist. Und obwohl er eine Batterie entwickelt hat, die ohne Kobalt funktioniert, glaubt er nicht, dass die Tage der Batterie, die einen Millimeter von unseren Ohren entfernt sind, gezählt sind. Er sagt, dass, obwohl die Kosten für Kobalt hoch sind, das ursprüngliche Design der Lithium-Ionen-Batterie immer noch gut genug ist [der Nachname des Erfinders Goodenough besteht aus zwei Wörtern, gut genug, was „gut genug“ / ca. übersetzt.].