Żaden samochód elektryczny nie obędzie się bez akumulatora litowo-jonowego, a do ich produkcji niezbędne są metale ciężkie, takie jak kobalt. Kobalt, choć kluczowy dla wydajności i trwałości baterii, jest metalem o ograniczonych zasobach, głównie wydobywanym w regionach niestabilnych politycznie, co stwarza poważne wyzwania etyczne i ekonomiczne. Ponadto, jego eksploatacja wiąże się z poważnymi problemami środowiskowymi i społecznymi, w tym z fatalnymi warunkami pracy. Największe złoża tego surowca znajdują się w Demokratycznej Republice Konga, która dysponuje aż 49% światowych zasobów lądowych kobaltu.

W odpowiedzi na te wyzwania, naukowcy z całego świata poszukują alternatywnych materiałów, które mogłyby zastąpić kobalt w akumulatorach litowo-jonowych, nie tracąc przy tym na wydajności i bezpieczeństwie. Wśród najbardziej obiecujących kierunków badań jest zastąpienie kobaltu niklem, który jest równie metal ciężki, ale dostępny w większych ilościach na świecie i wydobywany w mniej problematycznych regionach.

Badania prowadzone przez Narodowy Uniwersytet w Jokohamie w Japonii wskazują, że nikiel może efektywnie zastąpić kobalt w katodach, mimo że substytut ten charakteryzuje się wysoką niestabilnością, co w warunkach wysokiego napięcia może prowadzić do utraty pojemności.

Ponadto, innowacje w dziedzinie materiałów do produkcji akumulatorów nie ograniczają się jedynie do zastąpienia jednego metalu ciężkiego innym. Naukowcy z MIT opracowali materiał katodowy na bazie organicznych materiałów, który może oferować alternatywę dla konwencjonalnych baterii zawierających kobalt lub nikiel.

Ten nowy materiał, opisany w czasopiśmie ACS Central Science, może być produkowany w znacznie niższych kosztach niż baterie zawierające kobalt, zachowując przy tym porównywalne właściwości przewodzenia elektryczności oraz pojemności przechowywania. Takie innowacje mogą znacząco wpłynąć na zmniejszenie kosztów produkcji akumulatorów oraz ograniczenie ich negatywnego wpływu na środowisko.

Inną istotną innowacją jest rozwój katod wolnych od kobaltu przez zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine, który w współpracy z amerykańskimi laboratoriami narodowymi, opracował metodę "high-entropy doping" do produkcji katod o wysokiej tolerancji cieplnej i stabilności. To podejście może rozwiązać problemy związane z bezpieczeństwem i stabilnością materiałów wysokoniklowych, otwierając drogę do komercyjnego zastosowania akumulatorów wolnych od kobaltu, które mogą przyczynić się do zmniejszenia zależności od tego kontrowersyjnego surowca.

Te przełomowe badania w dziedzinie materiałoznawstwa i chemii akumulatorów są kluczowe dla przyszłości energetyki. Dążąc do zastąpienia kobaltu w akumulatorach litowo-jonowych, naukowcy nie tylko otwierają drogę do tańszej i bardziej zrównoważonej produkcji pojazdów elektrycznych, ale również adresują poważne problemy etyczne i środowiskowe związane z wydobyciem tego metalu. Dzięki innowacjom w materiałach katodowych możliwe jest znalezienie rozwiązania, które pozwoli na rozwój technologii akumulatorów, minimalizując negatywne skutki społeczne i środowiskowe związane z wydobyciem kobaltu.