أدى ارتفاع أسعار الكوبالت إلى تطور تقنيات البطاريات الجديدة

في عام 1980، اخترع جون جودينو أول بطارية ليثيوم أيون في أكسفورد، مستخدماً الكوبالت نظراً لكثافة طاقته العالية، وهو مناسب بشكل خاص للبطاريات الصغيرة والقوية. ومع ذلك، أصبح الاعتماد على الكوبالت تحت المجهر بسبب تكلفته العالية والقضايا الأخلاقية المحيطة باستخراجه.

دور الكوبالت في بطاريات الليثيوم الأيونية

يُعد الكوبالت جزءًا لا يتجزأ من معظم بطاريات الليثيوم أيون التجارية، حيث يتم تقييمه لقدرته على تثبيت البطارية وتوفير كثافة طاقة عالية. تتميز هذه البطاريات بقطب كهربائي موجب، عادةً ما يكون من الجرافيت، وقطب كهربائي سالب يتكون من مركب الليثيوم والكوبالت والأكسجين. إن كثافة الطاقة العالية للكوبالت تجعله مثاليًا للاستخدام في الإلكترونيات المحمولة والسيارات الكهربائية.

ومع ذلك، أدى الطلب على الكوبالت إلى ارتفاع أسعاره، مما عزز ممارسات التعدين غير الأخلاقية، خاصة في جمهورية الكونغو. وقد ابتليت صناعة تعدين الكوبالت بانتهاكات حقوق الإنسان، بما في ذلك عمالة الأطفال. وقد دفع ذلك الشركات المصنعة للإلكترونيات والمركبات الكهربائية إلى البحث عن بدائل لخفض التكاليف وتجنب التواطؤ في هذه الانتهاكات.

التحول نحو بطاريات خالية من الكوبالت

واستجابةً لهذه التحديات، تبتكر الشركات لتقليل الكوبالت أو التخلص منه في تركيبات البطاريات. أعلنت شركة باناسونيك، مورد بطاريات تسلا، عن تطوير بطاريات خالية من الكوبالت. ويقوم الباحثون، ومنهم جون غودينو، بابتكار تقنيات جديدة لا تعتمد على الكوبالت.

يتطور تصميم بطاريات الليثيوم أيون التقليدية. على سبيل المثال، في حزم بطاريات السيارات الكهربائية، غالبًا ما يحتوي القطب السالب الآن على المزيد من النيكل، مما يقلل من استخدام الكوبالت. ومع ذلك، فإن هذا التحول يجلب تحدياته الخاصة، مثل زيادة تكاليف المعالجة وارتفاع مخاطر الحريق، كما رأينا في حوادث مثل حرائق بطارية سامسونج نوت 7.

استكشاف المواد البديلة

تستكشف تقنيات البطاريات الجديدة مواد مثل المنجنيز والحديد. يمكن لهذه العناصر أن تشكل بنية الصخور الصخرية، والتي على الرغم من أنها ليست كثيفة الطاقة مثل الكوبالت أو النيكل، إلا أنها توفر بديلاً قابلاً للتطبيق. وقد تم تنفيذ هذه البنية الصخرية الصخرية في بعض الأجهزة، مما يدل على إمكاناتها.

وعلاوة على ذلك، يمثل تطوير بطاريات الحالة الصلبة طريقاً واعداً آخر. قد تتطلب هذه البطاريات المزيد من الليثيوم ولكن ليس بالضرورة الكوبالت، مما يعزز السلامة مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون الحالية. وتجري شركات مثل بي إم دبليو وتويوتا وهوندا أبحاثاً نشطة على بطاريات الحالة الصلبة. ومع ذلك، يحذر خبراء مثل أوليفيتي من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا من أن هذه التكنولوجيا قد لا تكون جاهزة للسوق حتى عام 2025 على الأقل.

مبادرات الصناعة والمصادر الأخلاقية

في هذه الأثناء، تسعى الشركات جاهدة إلى تقليل استخدام الكوبالت وتحسين الممارسات الأخلاقية في التوريد. تهدف مبادرة الكوبالت المسؤول، التي تضم شركات كبرى مثل Apple و Samsung، إلى معالجة القضايا البيئية والاجتماعية في إنتاج الكوبالت. وقد اتخذت شركة Apple خطوات مهمة من خلال شراء الكوبالت مباشرة من عمال المناجم لضمان الامتثال لمعايير السلامة والمعايير الأخلاقية.

الخلاصة

إن تطور تكنولوجيا البطاريات مدفوع بالتكلفة العالية والمخاوف الأخلاقية المرتبطة بالكوبالت. وعلى الرغم من أن الكوبالت كان ضرورياً للبطاريات عالية الكثافة في استهلاك الطاقة، إلا أن الصناعة تبتكر بسرعة لإيجاد بدائل مستدامة. من زيادة محتوى النيكل إلى تطوير بطاريات خالية من الكوبالت وبطاريات الحالة الصلبة، فإن مستقبل تخزين الطاقة سيصبح أكثر أخلاقية وفعالية من حيث التكلفة. وإلى أن تصبح تكنولوجيا الحالة الصلبة سائدة، ستستمر الصناعة في تقليل استخدام الكوبالت وتحسين المعايير الأخلاقية لسلسلة التوريد.

دعوة للعمل

ابق على اطلاع على أحدث التطورات في تكنولوجيا البطاريات والممارسات المستدامة في هذه الصناعة. لمزيد من المعلومات والتحديثات، يرجى زيارة موقع Stanford Advanced Materials (SAM) والاشتراك في نشرتنا الإخبارية.