Le lithium et le cobalt sont des composants fondamentaux des batteries lithium-ion. L'analyse par des chercheurs de l'Institut Helmholtz d'Ulm (HIU) de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) montre que la disponibilité des deux éléments pourrait devenir très critique. Technologies de batteries sans cobalt, y compris les technologies post-lithium basées sur des éléments non critiques tels que le sodium, mais aussi du magnésium, zinc, calcium et aluminium, représentent des possibilités d'éviter ce résultat à long terme. Ces résultats sont présentés dans Nature Avis Matériaux .

Le cobalt est un composant cathodique fondamental des batteries lithium-ion (LIB), déterminer la densité d'énergie et de puissance élevée ainsi que la longue durée de vie. Cependant, comme indiqué dans l'article du Dr Christoph Vaalma et al., le cobalt est toxique et rare. "En général, la pénétration rapide du marché des LIB pour les applications d'électromobilité, comme les voitures entièrement électriques, entraînera une demande croissante de matières premières, notamment en ce qui concerne le lithium et le cobalt, " dit le professeur Stefano Passerini, qui a supervisé l'étude avec le Dr Daniel Buchholz à l'Institut Helmholtz d'Ulm.

Leur analyse basée sur des scénarios des applications des batteries jusqu'en 2050 montre que des pénuries de cobalt et des augmentations de prix sont susceptibles de se produire, puisque la demande de cobalt pourrait être deux fois plus élevée que les réserves identifiées aujourd'hui. En revanche, les réserves de lithium identifiées aujourd'hui devraient être beaucoup moins sollicitées, mais la production devra être fortement montée en gamme (éventuellement plus de 10 fois, selon le scénario) pour correspondre à la demande future. Cependant, ces deux éléments sont géographiquement concentrés dans des pays signalés comme étant moins stables politiquement. Selon les chercheurs, cela suscite des inquiétudes quant à une éventuelle pénurie et à l'augmentation des prix associée des LIB dans un avenir proche. « Il est donc indispensable d'étendre les activités de recherche vers des technologies alternatives de batteries afin de diminuer ces risques et de réduire la pression sur les réserves de cobalt et de lithium, " dit Daniel Buchholz. Stefano Passerini, directeur adjoint de l'IUH. « Les systèmes post-lithium sont particulièrement attractifs pour l'électromobilité et les applications stationnaires. C'est pourquoi il est à la fois très important et urgent de libérer leur potentiel et de développer ces technologies innovantes, batteries à haute énergie vers la maturité du marché."

Ces résultats sont encore confirmés par le scénario global des applications de batteries dans le domaine de l'électromobilité à l'horizon 2050, récemment développé à HIU et publié sous forme de chapitre de livre. « La disponibilité future du cobalt pour la production de masse de LIB doit être classée comme très critique, ce qui ressort également de l'augmentation du prix du cobalt supérieure à 120 % en un an (2016-2017), " explique le Dr Marcel Weil, analyste du système HIU. De plus, la mise en place d'une économie de batterie avec un taux de recyclage élevé serait certainement impérative pour diminuer la pression sur les matériaux critiques.

Les deux études soulignent l'importance des nouvelles technologies de batteries basées sur des éléments abondants et non toxiques, démontrant l'importance de poursuivre le développement afin de réduire la pression sur les ressources critiques. Pour répondre à ce besoin, Le KIT et l'Université d'Ulm ont uni leurs efforts dans la proposition d'un cluster d'excellence Stockage d'énergie au-delà du lithium :nouveaux concepts de stockage pour un avenir durable, en se concentrant sur le développement de l'ion sodium, magnésium-ion et autres batteries à base de matériaux abondants. Le Centre de recherche sur l'énergie solaire et l'hydrogène du Bade-Wurtemberg (ZSW) et l'Université Justus-Liebig de Gießen participent également à ces efforts.