▍“血腥钻石”
钴正迅速成为电动汽车革命的“氪石”(致命弱点)。 这种有光泽的金属在1980、1990年代开发并商业化后,一直是锂离子电池的重要组成部分。但钴相对稀缺,而且大多是铜和镍开采的副产品。此外,钴需求的激增,某种程度上还助长了刚果童工的增加,以及小型矿工危险的作业环境。众所周知,刚果钴含量丰富。
目前,钴被认为是电动汽车短期和中期供应链风险最高的材料。美国能源部正在为替代能源研发提供资金,美国的钴储量并不大,钴的开采和早期加工都集中在少数几个国家。
其一,媒体对刚果儿童在骇人听闻的工作条件下辛苦劳作的报道,将这种金属变成电动汽车领域的“血腥钻石”。刚果是全球最大的钴生产国。
其二,钴的价格越来越昂贵,而且在电动汽车电池中所占比例相对较小,因此用更丰富的金属淘汰钴的时机已经成熟。
但钴的确重要。作为高能电池阴极的稳定剂,它一方面支撑相对较高的能量密度,另一方面帮助防止意外放电,导致电池火灾。 幸运的是,市场上已经出现无钴电池,对未来版本的深入研究也正在进行中。大多数汽车制造商和电池生产商都在减少新化学物质中钴的含量,以使取消钴的那一天尽早到来。
矿业预测人士表示,随着电池产量成倍增长,钴的总体需求将保持高位,替代能源将缓解供应方面的担忧。 比亚迪一直使用专有磷酸铁锂电池,这种电池在竞争激烈的本土市场成本较低。与用于电动汽车电池的钴、镍和其他金属相比,铁储量丰富。比亚迪在加州Lancaster有一家巴士工厂。
据路透社报道,特斯拉通过与电池制造商宁德时代合作,在中国制造的汽车中使用磷酸铁锂电池。特斯拉最近开始在加州Fremont工厂生产磷酸铁锂。今年10月,特斯拉宣布,将在全球所有标准里程汽车上使用磷酸铁锂,以大规模减少钴的使用。 锂铁电池的缺点是能量密度低,尽管这可以增加电池稳定性和安全性。
目前,正在开发各种高能电池与无钴化学物质。 德克萨斯大学奥斯汀分校的一个项目创造了一种无钴电池,这种电池89%是镍,其余部分是锰和铝。与目前使用的钴电池相比,该原型电池能量密度更高。该技术正在通过在休斯敦成立的一家初创公司TexPower EV Technologies商业化。
德克萨斯大学材料研究所和材料科学与工程项目主任阿鲁姆加姆·曼蒂拉姆(Arumugam Manthiram)表示,当增加镍含量,同时降低钴含量时,可以同时实现两件事——更长的续航里程和更低的全球成本。 曼蒂拉姆告诉Automotive News记者,他将继续推动电池化学成分的极限,希望达到100%镍含量。纯镍阴极需要创新,才能像钴方案一样安全。“电池都有一些安全问题,可以由电芯设计和软件来控制。”他说。
曼蒂拉姆认为,磷酸铁锂电池在成本和安全性方面是一个重要发展,但其低能量密度使它们主要适用于续航里程和价格适中的车辆。目前来看,磷酸铁锂电池不能提供500英里的续航里程,也不适用于更大尺寸的美国汽车,它们可以在部分美国车型上使用。很多电池研究受材料成本和储量程度驱动。钴相对稀缺,镍比较丰富,而铁则无处不在。 对硫的研究仍在继续。硫来自石化废料,用于阴极。也许有一天,海洋中的钠会取代锂,制造出无需采矿的电池。 电池回收也是问题的一个关键部分,曼蒂拉姆希望能减少对日益稀少的资源的疯狂掠取。“今天是钴的问题,明天可能是镍的问题,之后可能是铁的问题。”他说。