Alternatif kobalt, berlian berdarah ini dari baterai

Bijih Kobalt Mentah

Ketika John Goodenough menciptakan baterai lithium-ion pertama yang dapat diisi ulang di Oxford pada tahun 1980 [lebih tepatnya, ia mengembangkan katoda untuknya / kira-kira. perev.], dia membutuhkan kobalt. Eksperimen telah menunjukkan bahwa logam ini memiliki kepadatan energi yang tinggi dan sangat ideal untuk baterai kecil yang membutuhkan banyak energi. Karena itu, Gudenaf mengekstraksi kobalt dengan sendirinya, memanaskan prekursor hingga suhu yang sangat tinggi.

Hari ini, kobal hadir di sebagian besar baterai lithium-ion komersial - tetapi Anda harus membayarnya. Ya, logam perak ini mahal. Tapi itu memiliki harga yang lebih gelap: sejarah panjang pelanggaran hak asasi manusia, termasuk penggunaan anak-anak di pertambangan terkait dengan produksi logam di Republik Demokratik Kongo . Perusahaan yang memproduksi elektronik dan mobil listrik tidak mau membayarnya dan menunjukkan keterlibatan mereka dalam kekejaman ini, jadi mereka mencoba mengurangi jumlah kobalt yang digunakan. Panasonic, pemasok baterai untuk Tesla, pada Juni mengumumkan pengembangan baterai yang tidak memerlukan kobalt. Mereka meminta bantuan para ilmuwan: Gudenaf dan spesialis lainnya telah mengembangkan baterai isi ulang yang tidak memerlukan kobalt.


Penambang itu bekerja di bekas tambang industri kobalt-tembaga Tilvisembe dekat Kolwezi , ibu kota provinsi Lualaba di Kongo selatan. Juni 2016.

Baterai memiliki anoda, ujung positif, biasanya menggunakan grafit, dan katoda, ujung negatif, yang mengandung kombinasi lithium, kobalt dan oksigen. Kemungkinan besar, Anda membaca teks ini dari perangkat yang mengandung baterai seperti itu. Pada kendaraan listrik, katoda biasanya mengandung lebih banyak nikel daripada perangkat yang lebih kecil - yang mengurangi tekanan pada rantai pasokan kobalt, tetapi baterai seperti itu biasanya lebih mahal dan berisiko lebih besar mengalami pembakaran spontan di dalam pesawat, seperti pada Samsung Galaxy Note 7 yang terkenal. Elektron di orbit luar sebuah atom kobalt berpasangan, yang berarti ia kecil, padat, dan mudah membentuk lapisan.

Tetapi gelombang baru peneliti baterai, termasuk Gudenaf, pindah ke bahan-bahan seperti mangan dan besi. Alih-alih lapisan, elemen-elemen ini terikat ke dalam struktur yang menyerupai garam batu . Katoda garam batu sudah digunakan di beberapa perangkat, tetapi sejauh ini mereka tidak memiliki kepadatan energi yang sama dengan kobalt atau nikel.

Para peneliti dan perusahaan berusaha mencari alternatif. "Cobalt mahal, dan orang-orang akan berusaha untuk tidak menggunakannya," kata Goodenough, masih seorang profesor teknik di University of Texas. Selama dua tahun terakhir, biaya kobalt telah empat kali lipat , dan meskipun bagian terbesar digunakan oleh perangkat elektronik genggam, baterai kendaraan listrik akan membutuhkan kobalt 1000 kali lebih banyak daripada telepon. Dan dengan mempertimbangkan perubahan iklim antropogenik, semakin banyak orang mengubah mesin pembakaran internal menjadi listrik. Dan jika tren ini dapat bermanfaat bagi planet ini, maka harga kobalt terus meningkat.

Cobalt adalah produk sampingan dari produksi logam lain, seperti nikel dan tembaga, tetapi juga ada di kerak bumi dan secara independen, dan tambang untuk ekstraksi sebagian besar berlokasi di Kongo. Pada tahun 2016, Washington Post melakukan investigasi terhadap rantai pasokan kobalt yang sebelumnya tidak diketahui, dan mengungkapkan penggunaan pekerja anak dan kurangnya peralatan yang diperlukan.

Tentu saja, ada cara lain untuk menghindari bahaya penambangan bijih: penggunaan kembali. Tetapi baterai lithium-ion bertahan begitu lama sehingga dalam 10 tahun ke depan, jumlah orang yang membelinya akan melebihi jumlah orang yang menyingkirkannya, jelas Elsa Olivetti , seorang profesor sumber energi di MTI. Oktober lalu, dia menerbitkan sebuah makalah yang menyimpulkan bahwa pasokan kobalt harus ditingkatkan dengan sangat cepat untuk memenuhi permintaan dalam beberapa tahun ke depan, terutama dengan meningkatnya jumlah kendaraan listrik. Meskipun ada kemajuan dalam pengembangan katoda dan penambangan kobalt yang diamati selama delapan bulan terakhir, "Saya pikir kesimpulan umum adalah bahwa kita harus berpikir dengan hati-hati tentang kobalt," tulisnya. "Tetapi orang sudah mulai melakukan ini," mengembangkan katoda dengan zat stabil dengan kepadatan energi tinggi, seperti fosfor dan zat besi.

Tetapi para peneliti sedang mencari cara untuk melampaui baterai garam berlapis dan batu - mereka sedang mengembangkan baterai solid state. Mereka mungkin membutuhkan lebih banyak lithium, tetapi tidak harus kobalt, dan mereka akan jauh lebih aman daripada baterai lithium-ion modern. Perusahaan otomotif seperti BWM, Toyota dan Honda sedang meneliti baterai seperti itu, tetapi Olivetti percaya bahwa teknologi ini tidak akan siap memasuki pasar sampai tahun 2025. Sampai saat itu, perusahaan akan mencoba mengurangi efek baterai kobalt. Perusahaan seperti Apple dan Samsung telah bergabung dengan inisiatif Responsible Cobalt untuk mengatasi dampak sosial dan lingkungan terburuk dari rantai pasokan. Baru-baru ini, Apple mulai membeli kobalt langsung dari penambang untuk memastikan pemasok mencapai standar kerja yang dapat diterima di tempat kerja mereka.

Goodenough masih bekerja dengan kobalt, meskipun usianya 96 tahun. Dan meskipun dia mengembangkan baterai yang bekerja tanpa kobalt, dia tidak berpikir bahwa hari-hari baterai menghabiskan satu milimeter dari telinga kita diberi nomor. Dia mengatakan bahwa meskipun biaya kobalt tinggi, desain baterai lithium-ion aslinya masih cukup baik [nama terakhir dari penemu Goodenough terdiri dari dua kata, cukup baik, yang berarti "cukup baik" / sekitar. diterjemahkan.].