Litio e cobalto sono componenti fondamentali delle batterie agli ioni di litio. L'analisi dei ricercatori dell'Helmholtz Institute Ulm (HIU) del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) mostra che la disponibilità di entrambi gli elementi potrebbe diventare seriamente critica. Tecnologie per batterie senza cobalto, comprese le tecnologie post-litio basate su elementi non critici come sodio, ma anche magnesio, zinco, calcio e alluminio, rappresentano possibilità per evitare questo risultato a lungo termine. Questi risultati sono presentati in Materiali per recensioni sulla natura .

Il cobalto è un componente fondamentale del catodo nelle batterie agli ioni di litio (LIB), determinando l'elevata energia e densità di potenza, nonché la lunga durata. Però, come delineato nell'articolo del Dr. Christoph Vaalma et al., il cobalto è tossico e scarso. "Generalmente, la penetrazione del mercato in rapida crescita dei LIB per applicazioni di mobilità elettrica, come le auto completamente elettriche, porterà ad una crescente domanda di materie prime, soprattutto per quanto riguarda litio e cobalto, " dice il professor Stefano Passerini, che ha supervisionato lo studio insieme al Dr. Daniel Buchholz presso l'Helmholtz Institute Ulm.

La loro analisi basata su scenari delle applicazioni delle batterie fino al 2050 mostra che è probabile che si verifichino carenze di cobalto e aumenti dei prezzi, poiché la domanda di cobalto potrebbe essere il doppio delle riserve identificate oggi. In contrasto, le riserve di litio identificate oggi dovrebbero essere molto meno tese, ma la produzione dovrà essere fortemente potenziata (possibilmente più di 10 volte, a seconda dello scenario) per soddisfare la domanda futura. Però, entrambi gli elementi sono geograficamente concentrati in paesi segnalati come meno stabili politicamente. Secondo i ricercatori, ciò suscita preoccupazioni per una possibile carenza e relativo aumento dei prezzi dei LIB nel prossimo futuro. "È quindi indispensabile espandere le attività di ricerca verso tecnologie di batterie alternative al fine di ridurre questi rischi e ridurre la pressione sulle riserve di cobalto e litio, " dice Daniel Buchholz. Stefano Passerini, Vicedirettore dell'UIU. "I sistemi post-litio sono particolarmente attraenti per l'elettromobilità e le applicazioni stazionarie. Ecco perché è molto importante e urgente sbloccare il loro potenziale e sviluppare questi innovativi, batterie ad alta energia verso la maturità del mercato."

Questi risultati sono ulteriormente confermati dallo scenario globale per le applicazioni delle batterie nel campo dell'elettromobilità fino al 2050, recentemente sviluppato presso HIU e pubblicato come capitolo di un libro. "La futura disponibilità di cobalto per la produzione di massa di LIB deve essere classificata come molto critica, che è anche evidente dall'aumento del prezzo del cobalto superiore al 120 percento entro un anno (2016-2017), " afferma l'analista di sistema HIU Dr. Marcel Weil. Inoltre, l'instaurazione di un'economia delle batterie con un alto tasso di riciclaggio sarebbe certamente imperativo per diminuire la pressione sui materiali critici.

Entrambi gli studi evidenziano l'importanza delle nuove tecnologie delle batterie basate su elementi abbondanti e non tossici, dimostrando l'importanza di un ulteriore sviluppo al fine di diminuire la pressione sulle risorse critiche. Per rispondere a questa esigenza, KIT e Università di Ulm hanno unito i loro sforzi nella proposta di un Cluster di Eccellenza Energy Storage Beyond Lithium:New Storage Concepts For A Sustainable Future, concentrandosi sullo sviluppo di ioni sodio, batterie agli ioni di magnesio e altre basate su materiali abbondanti. Anche il Centro per la ricerca sull'energia solare e l'idrogeno del Baden-Württemberg (ZSW) e l'Università Justus-Liebig di Gießen sono coinvolti in questi sforzi.