钴短缺会阻碍电动汽车的未来吗?

对于电动汽车电池至关重要的这种金属的需求可能很快就会超过供应

钴是电动汽车和便携式电子设备电池的关键组件。

Cole Burston Getty Images

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电动汽车的未来正在加速到来;经济分析师预测,到2040年,所有汽车的三分之一可能是电池驱动的。这些汽车中的大多数依赖于大型锂离子电池,这引发了人们对世界锂供应是否能跟上的担忧。但科学家在十月份的Joule杂志上报告说,另一种元素——钴——是一个更大的担忧。

“最好的锂电池正极[负极]都含有钴,而且其产量有限,”研究负责人,麻省理工学院的材料科学家和工程师 Elsa Olivetti 说。 Olivetti 和她的同事计算了如果电动汽车 (EV) 如预期般普及,钴供应会短缺到什么程度——结果令人警醒。

锂电池正极由锂金属氧化物层制成,这些氧化物层包含钴和其他金属的某种组合。钴独特的原子特性使正极能够在狭小的空间内储存大量能量,并有助于维持正极的层状结构。


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Olivetti 和她的同事推断了到 2024 年锂和钴的供应趋势。为了计算需求,他们根据电动汽车和便携式电子设备电池使用量缓慢或快速增长的估计创建了两种情景。

他们发现,从长远来看,锂不太可能成为限制因素。但即使在 2025 年电动汽车销量非常保守地估计为 1000 万辆的情况下,当年对钴的需求也可能达到 33 万吨,而当时的可用供应量最多为 29 万吨。

钴是铜和镍矿开采的副产品,因此其产量取决于对这些金属的需求。此外,全球一半以上的钴储量位于政治不稳定的刚果民主共和国。

回收锂电池既复杂又很少进行。阿贡国家实验室的交通系统分析师 Linda Gaines 说,即使回收率更高且工艺更便宜,“在电动汽车大规模普及后的 10 年或更长时间内,回收也不会产生影响”,她没有参与这项工作。

然而,更新的正极化学成分提供了希望。 Gaines 说,最近开发的富镍配方将减少对钴的需求。不含钴的正极也在开发中,研究人员希望使其切实可行。

Prachi Patel 是一位居住在匹兹堡的自由记者。她撰写有关能源、材料科学、纳米技术、生物技术和计算的文章。

更多作者:Prachi Patel
大众科学杂志 第 318 卷 第 1 期本文最初以“钴困境”为标题发表于《大众科学》杂志 第 318 卷 第 1 期 (),第 21 页
doi:10.1038/scientificamerican012018-2jDn8xZNMyJWt1kkIiImYC
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