Батареи служат портативными источниками электрической энергии, восстанавливая химический дисбаланс между катодом (положительным электродом) и анодом (отрицательным электродом). Катод и анод разделены химическим барьером, называемым электролитом. Когда катод и анод подключаются к устройству, создается цепь, в результате которой происходит химическая реакция, порождающая положительные ионы и отрицательные электроны на аноде. На катоде происходит противоположная реакция. Природа всегда стремится к равновесию, поэтому положительные ионы и отрицательные электроны на аноде движутся к катоду, но добираются до места назначения разными путями. Ионы проходят непосредственно через электролит к катоду, в то время как электроны проходят через внешнюю цепь к катоду. Электроны не могут пройти через электролит, потому что его химическая природа действует как барьер и заставляет их проходить через внешнюю цепь / устройство. Этот поток электронов создает энергию, которая питает устройство. По мере того как батарея вырабатывает электрическую энергию, химические вещества внутри нее постепенно "расходуются". Перезаряжаемая батарея, с другой стороны, позволяет изменить направление потока электронов и ионов с помощью другого источника энергии, который возвращает все в исходную точку. Различные материалы обладают разными способностями высвобождать, притягивать и накапливать электроны и ионы, и именно здесь в дело вступают литий и кобальт.
Химические технологии на основе лития стали доминирующей формой для перезаряжаемых батарей, поскольку литий - самый легкий металл в мире, что дает очевидные преимущества для потребительских технологий и электромобилей. Кобальт используется в катодах литий-ионных батарей, поскольку он обладает уникальной электронной конфигурацией, которая позволяет батарее оставаться стабильной при более высокой плотности энергии в течение нескольких циклов заряда-разряда. Более высокая плотность энергии означает, что батарея может держать больше заряда, что очень важно для увеличения дальности поездки электромобиля между зарядками.
Сегодня используются три основных типа литий-ионных аккумуляторов: литий-кобальтовый оксид (LCO), литий-никель-марганец-кобальтовый оксид (L-NMC) и литий-никель-кобальт-алюминиевый оксид (L-NCA). Литий составляет всего 7 процентов материалов, используемых в каждом типе батарей, в то время как кобальт может достигать 60 процентов. 10 У каждого химического состава батарей есть свои сильные и слабые стороны.
LCO-батареи обладают высокой плотностью энергии, что позволяет им хранить больше энергии на вес батареи. Это качество делает их идеальными для использования в потребительских электронных устройствах, таких как мобильные телефоны, планшеты и ноутбуки. Компромисс заключается в том, что LCO-батареи имеют более короткий срок службы и выдают меньшее количество энергии, что делает их непригодными для использования в электромобилях.
Батареи L-NMC используются в большинстве электромобилей, за исключением Tesla, которая использует батареи L-NCA. С 2015 года в этих батареях наметилась тенденция к снижению доли кобальта за счет увеличения доли никеля. 11 Никель обладает меньшей термической стабильностью, чем кобальт, поэтому чем выше доля никеля в батарее, тем ниже ее стабильность и безопасность.
Ограниченные поставки и высокая стоимость кобальта не остались незамеченными для индустрии EV. Исследователи батарей работают над альтернативными конструкциями, которые могут минимизировать или вовсе отказаться от использования кобальта. В настоящее время большинство альтернатив без кобальта имеют существенные недостатки, связанные с плотностью энергии, термостабильностью, стоимостью производства и долговечностью. Кроме того, многие из них находятся на расстоянии десятилетия или более от коммерческого производства.
В обозримом будущем кобальта из Конго не избежать, а значит, не избежать разрушений, которые приносит добыча кобальта людям и окружающей среде в горнодобывающих провинциях ДРК. Даже после того, как разработчики аккумуляторов найдут способ исключить кобальт из состава перезаряжаемых батарей без ущерба для производительности и безопасности, страдания жителей Конго не закончатся. Наверняка в грязи дремлет еще один приз, который станет ценным для мировой экономики. Таково проклятие Конго на протяжении многих поколений. Невыразимые богатства принесли народу Конго лишь невыразимую боль.