Khai thác cobalt (coban) để làm pin xe điện

Cobalt được nhà hóa học người Thụy Điển Georg Brandt phát hiện vào năm 1739. Nó là một kim loại cứng, bóng, màu xám bạc, được chiết xuất như một sản phẩm phụ khi khai thác niken và đồng. Ngoài vai trò là vật liệu cathode của nhiều loại pin Li-ion, coban còn được sử dụng để chế tạo nam châm cực mạnh, dụng cụ cắt tốc độ cao và hợp kim cường độ cao cho động cơ phản lực và tua bin khí. Các hợp chất coban đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ để tạo màu cho đồ sứ, thủy tinh, đồ gốm, ngói và men; nó cũng quan trọng trong dinh dưỡng của con người như một phần của vitamin B12. Hình 1 minh họa chi tiết việc sử dụng coban.

Hình 1: Sử dụng coban trong công nghiệp ^[1]

Cobalt chủ yếu được thu hồi dưới dạng sản phẩm phụ từ quá trình sản xuất đồng và niken. Chi phí cao lôi kéo các nhà sản xuất pin tìm kiếm giải pháp thay thế, nhưng coban không thể bị loại bỏ hoàn toàn.

Phần lớn cobalt là sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất đồng và niken, giá của colbat cũng vì thế lên xuống theo nhu cầu của các kim loại chính này. Điều này có thể dẫn đến tình trạng dư cung coban, như trường hợp năm 2015. Giá cobalt cao hơn trong năm 2010 và dự kiến ​​sẽ tăng khi nhu cầu về pin Li-ion cỡ lớn tăng lên. Ngay cả khi giá giảm, một tấn coban chất lượng tốt vẫn có giá khoảng 28.000 USD. Con số này so với mức 6.000 USD cho một tấn lithium cacbonat (giá ước tính năm 2015). Liti cacbonat là một loại muối kết tinh cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp thủy tinh và gốm sứ, cũng như trong y học.

Theo Khảo sát Địa chất Anh (2014), Cộng hòa Dân chủ nhân dân Congo chiếm 50% thị phần sản xuất coban trên toàn thế giới; Trung Quốc, Canada, Úc và Nga cũng là những nhà cung cấp lớn. Những công nhân khai thác cobalt ở những nước kém phát triển thường phải làm việc trong điều kiện sản xuất không an toàn và chi phí rẻ mạt, đôi khi có sử dụng lao động trẻ em.

Cobalt là nhân tố cần thiết cho sức khỏe nhưng cũng có gây ngộ độc, có thể gây ra các vấn đề về tim, tổn thương thị lực và ung thư. Tiếp xúc với coban có thể xảy ra do nuốt phải, hít thở không khí bị ô nhiễm coban hoặc do tiếp xúc thường xuyên với da. Đã có ca ngộ độc coban do sự hao mòn của một số bộ phận cấy ghép hông bằng kim loại coban/crom.

Việc tái sử dụng coban bằng cách tái chế pin Li-ion mới chỉ thành công một phần do cần đổ nhiều công sức để đưa vật liệu trở lại độ tinh khiết phù hợp. Thiếu hụt coban sẽ không xảy ra do trữ lượng khai thác mới rất dồi dào.

Cobalt là vật liệu làm cathode đầu tiên của pin Li-ion được bán ra thị trường, nhưng vì giá cao nên các nhà sản xuất luôn tìm cách thay thế chúng. Coban được pha trộn với niken, mangan và nhôm tạo ra vật liệu cathode mạnh mẽ, tiết kiệm hơn và mang lại hiệu suất nâng cao hơn so với coban nguyên chất.