Alternatives au cobalt, ce diamant sanglant des piles

Minerai de cobalt brut

Lorsque John Goodenough a créé la première batterie lithium-ion rechargeable à Oxford en 1980 [plus précisément, il a développé une cathode pour lui / env. perev.], il avait besoin de cobalt. Des expériences ont déjà montré que ce métal a une densité d'énergie élevée et est idéal pour les petites batteries qui nécessitent beaucoup d'énergie. Par conséquent, Gudenaf a extrait le cobalt seul, chauffant les précurseurs à des températures très élevées.

Aujourd'hui, le cobalt est présent dans la plupart des batteries lithium-ion commerciales - mais vous devez le payer. Oui, ce métal argenté coûte cher. Mais il a un prix plus sombre: une longue histoire de violations des droits de l'homme, y compris l' utilisation d'enfants dans les mines liées à la production de métaux en République démocratique du Congo . Les entreprises qui produisent de l'électronique et des voitures électriques ne veulent pas payer et démontrent leur implication dans ces atrocités, elles ont donc essayé de réduire la quantité de cobalt utilisée. Panasonic, le fournisseur de batteries pour Tesla, a annoncé en juin le développement de batteries qui ne nécessitent pas de cobalt. Ils ont fait appel à des scientifiques: Gudenaf et d'autres spécialistes ont déjà développé des piles rechargeables qui ne nécessitent pas de cobalt.


Le mineur travaille dans l'ancienne mine industrielle de cobalt-cuivre Tilvisembe près de Kolwezi , la capitale de la province de Lualaba dans le sud du Congo. Juin 2016.

Les batteries ont une anode, une extrémité positive, généralement en graphite, et une cathode, une extrémité négative, contenant une combinaison de lithium, de cobalt et d'oxygène. Très probablement, vous lisez ce texte à partir d'un appareil contenant une telle batterie. Dans les véhicules électriques, la cathode contient généralement plus de nickel que les petits appareils - ce qui réduit la pression sur la chaîne d'approvisionnement en cobalt, mais ces batteries sont généralement plus chères et présentent un risque plus élevé de combustion spontanée dans les avions, comme dans le fameux Samsung Galaxy Note 7. Les électrons dans l'orbite externe d'un atome le cobalt est apparié, ce qui signifie qu'il est petit, dense et forme facilement des couches.

Mais une nouvelle vague de chercheurs sur les batteries, dont Gudenaf, se dirige vers des matériaux tels que le manganèse et le fer. Au lieu de couches, ces éléments sont liés dans une structure ressemblant à du sel gemme . Des cathodes de sel gemme sont déjà utilisées dans certains appareils, mais jusqu'à présent, elles n'ont pas la même densité d'énergie élevée que le cobalt ou le nickel.

Les chercheurs et les entreprises tentent de trouver des alternatives. «Le cobalt coûte cher et les gens vont essayer de ne pas l'utiliser», explique Goodenough, toujours professeur d'ingénierie à l'Université du Texas. Au cours des deux dernières années, le coût du cobalt a quadruplé , et bien que la part du lion soit utilisée par les appareils électroniques portables, les batteries des véhicules électriques nécessiteront près de 1000 fois plus de cobalt que le téléphone. Et compte tenu des changements climatiques anthropiques, de plus en plus de personnes changent le moteur à combustion interne en électrique. Et si cette tendance peut être utile à la planète, alors les prix du cobalt continuent d'augmenter.

Le cobalt est un sous-produit de la production d'autres métaux, comme le nickel et le cuivre, mais il existe également dans la croûte terrestre et indépendamment, et les mines pour son extraction sont principalement situées au Congo. En 2016, le Washington Post a mené une enquête sur une chaîne d'approvisionnement en cobalt jusque-là inconnue et a révélé le recours au travail des enfants et le manque d'équipements nécessaires.

Bien sûr, il existe un autre moyen d'éviter les dangers de l'extraction du minerai: la réutilisation. Mais les batteries au lithium-ion durent si longtemps qu'au cours des 10 prochaines années, le nombre de personnes qui les achètera dépassera le nombre de personnes qui s'en débarrasseront, explique Elsa Olivetti , professeur de sources d'énergie au MTI. En octobre dernier, elle a publié un article concluant que les approvisionnements en cobalt devraient être augmentés très rapidement pour répondre à la demande au cours des deux prochaines années, en particulier avec l'augmentation du nombre de véhicules électriques. Malgré les progrès dans le développement des cathodes et de l'extraction du cobalt observés au cours des huit derniers mois, "je pense que la conclusion générale est que nous devons réfléchir soigneusement au cobalt", écrit-elle. «Mais les gens ont déjà commencé à le faire», développant des cathodes avec des substances stables à haute densité d'énergie, comme le phosphore et le fer.

Mais les chercheurs cherchent des moyens d'aller au-delà des batteries en couches et de sel gemme - ils développent des batteries à semi-conducteurs. Ils peuvent avoir besoin de plus de lithium, mais pas nécessairement de cobalt, et ils seront beaucoup plus sûrs que les batteries lithium-ion modernes. Des sociétés automobiles telles que BWM, Toyota et Honda recherchent de telles batteries, mais Olivetti pense que cette technologie ne sera pas prête à entrer sur le marché avant 2025. D'ici là, les entreprises tenteront d'atténuer les effets des batteries au cobalt. Des entreprises comme Apple et Samsung ont rejoint l'initiative Responsible Cobalt pour lutter contre les pires impacts sociaux et environnementaux de la chaîne d'approvisionnement. Récemment, Apple a commencé à acheter du cobalt directement auprès des mineurs pour s'assurer que les fournisseurs atteignent des normes de travail acceptables sur leurs lieux de travail.

Goodenough travaille toujours avec du cobalt, bien qu'il ait 96 ans. Et bien qu'il ait développé une batterie qui fonctionne sans cobalt, il ne pense pas que les jours de la batterie passés à un millimètre de nos oreilles soient comptés. Il dit que bien que le coût du cobalt soit élevé, sa conception originale de batterie au lithium-ion est encore assez bonne [le nom de famille de l'inventeur Goodenough se compose de deux mots, assez bon, ce qui signifie «assez bien» / env. trad.].