
Этой истории уже больше, чем двести лет. Все началось с экспериментов Алессандро Вольты с электричеством. В итоге великий итальянец подарил миру вольтову дугу и концепцию носимого электричества, получаемого электрохимическим способом. Сначала, правда, путешествовать с «вольтовым столбом» (так называлось применявшееся на заре электротехники устройство для получения электричества) никто не собирался. И неудобно, и девать это электричество некуда — до изобретения мобильных телефонов оставалось два столетия. Да и медно-цинковые источники тока по своим эксплуатационным характеристикам не получили и не могли получить широкого распространения.
Мало кто знает (даже в Википедии нет русскоязычной страницы), что только благодаря работам Джона Фредерика Даниэля гальванические элементы получили реальный шанс войти в наш быт. Именно ему пришла в голову идея изолировать анодный и катодный электролит с тем, чтобы избежать выделение водорода в процессе химического получения электрического тока.
Хотя элемент Даниэля и вызвал исследовательский интерес в поисках новых форм электролитического взаимодействия, но уже само его появление наполняло практическим смыслом лабораторные работы. Только что появившуюся лампу накаливания запитывали именно от гальванических батарей.
Наши дни
Все дальнейшие изыскания закономерно приводили к использованию в элементах питания лития, как самого активного в электрохимическом ряду напряжений металлов. Но настоящим прорывом стало построение анодного электрода литий-ионных аккумуляторных батарей на основе графита. Его кристаллическая решетка выступает в роли матрицы, где ионы лития взаимодействуют с углеродом в процессе заряда батареи и ее разряда (так называемая интеркаляция лития и деинтеркаляция соответственно).
Катодный электрод литий-ионного аккумулятора в большинстве случаев выполняется из соединений кобальта, как правило, — из кобальтата лития LiCoO2.
Не без того, правда, что из-за высокой цены кобальта индустрия постоянно ищет ему замену. Известны успешные эксперименты по использованию в катодах литий-ионных аккумуляторов его сплавов алюминием, марганцем, никелем для создания более экономичных решений с приемлемой энергоплотностью. Существуют даже бескобальтовые батареи с литий-железофосфатной электрохимией. Но кобальт, как был лучшим катодным материалом для коммерческих литий-ионных аккумуляторов, так им и остаётся.
На повестке дня у производителей аккумуляторных батарей для смартфонов, ноутбуков и аудио-видео техники постоянный запрос на поставки этого ферромагнетика. На сегодня его добыча из недр остается единственным источником сырья: повторное использование кобальта из отработанных литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов ограничена. Процесс утилизации только набирает ход, но даже при достаточных объемах вторичного сырья извлечение кобальта проблематично из-за сложности и дороговизны электрохимического процесса.