Lithium en kobalt zijn fundamentele componenten van lithium-ionbatterijen. Analyse door onderzoekers van het Helmholtz Institute Ulm (HIU) van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) laat zien dat de beschikbaarheid van beide elementen serieus kritiek kan worden. Kobaltvrije batterijtechnologieën, inclusief post-lithiumtechnologieën op basis van niet-kritieke elementen zoals natrium, maar ook magnesium, zink, kalk en aluminium, bieden mogelijkheden om dit resultaat op de lange termijn te vermijden. Deze resultaten worden gepresenteerd in Materialen voor natuurrecensies .

Kobalt is een fundamentele kathodecomponent in lithium-ionbatterijen (LIB's), het bepalen van de hoge energie- en vermogensdichtheid en de lange levensduur. Echter, zoals uiteengezet in het artikel van Dr. Christoph Vaalma et al., kobalt is giftig en schaars. "In het algemeen, de snel groeiende marktpenetratie van LIB's voor elektromobiliteitstoepassingen, zoals volledig elektrische auto's, zal leiden tot een toenemende vraag naar grondstoffen, vooral met betrekking tot lithium en kobalt, " zegt professor Stefano Passerini, die samen met Dr. Daniel Buchholz de studie begeleidde bij het Helmholtz Instituut Ulm.

Hun op scenario's gebaseerde analyse van de toepassingen van batterijen tot 2050 laat zien dat er waarschijnlijk kobalttekorten en prijsstijgingen zullen optreden, aangezien de vraag naar kobalt twee keer zo hoog zou kunnen zijn als de huidige geïdentificeerde reserves. In tegenstelling tot, de huidige geïdentificeerde lithiumreserves zullen naar verwachting veel minder gespannen zijn, maar de productie zal sterk moeten worden opgeschaald (eventueel meer dan 10 keer, afhankelijk van het scenario) om aan de toekomstige vraag te voldoen. Echter, beide elementen zijn geografisch geconcentreerd in landen die naar verluidt politiek minder stabiel zijn. Volgens de onderzoekers is dit geeft aanleiding tot bezorgdheid over een mogelijk tekort en de daarmee gepaard gaande prijsstijging van LIB's in de nabije toekomst. "Het is daarom onontbeerlijk om onderzoeksactiviteiten uit te breiden naar alternatieve batterijtechnologieën om deze risico's te verminderen en de druk op kobalt- en lithiumreserves te verminderen, " zegt Daniel Buchholz. Stefano Passerini, HIU adjunct-directeur. "Post-lithiumsystemen zijn vooral aantrekkelijk voor elektromobiliteit en stationaire toepassingen. Daarom is het zowel erg belangrijk als urgent om hun potentieel te ontsluiten en deze innovatieve, hoogenergetische batterijen op weg naar marktrijpheid."

Deze resultaten worden verder bevestigd door het wereldwijde scenario voor batterijtoepassingen op het gebied van elektromobiliteit tot het jaar 2050, onlangs ontwikkeld bij HIU en gepubliceerd als een boekhoofdstuk. "De toekomstige beschikbaarheid van kobalt voor de massaproductie van LIB's moet als zeer kritisch worden geclassificeerd, wat ook blijkt uit de prijsstijging van kobalt van meer dan 120 procent binnen een jaar (2016-2017), ", zegt HIU-systeemanalist Dr. Marcel Weil. Bovendien, de totstandbrenging van een batterijeconomie met een hoog recyclingpercentage zou zeker noodzakelijk zijn om de druk op kritieke materialen te verminderen.

Beide onderzoeken benadrukken het belang van nieuwe batterijtechnologieën op basis van goedkope, overvloedige en niet-toxische elementen, het belang van verdere ontwikkeling aantonen om de druk op kritieke hulpbronnen te verminderen. Om in deze behoefte te voorzien, KIT en University of Ulm hebben hun krachten gebundeld in het voorstel voor een Cluster of Excellence Energy Storage Beyond Lithium:New Storage Concepts For A Sustainable Future, gericht op de ontwikkeling van natriumionen, magnesium-ion en andere batterijen op basis van overvloedige materialen. Het Center for Solar Energy and Hydrogen Research Baden-Württemberg (ZSW) en de Justus-Liebig University Gießen zijn ook bij deze inspanningen betrokken.