Lityum-iyon pillerin icadından bu yana Kobalt, katot yapısını bir arada tutan ve pilin aşırı ısınmasını engelleyen "güvenlik sibobu" olmuştur. Ancak dünyadaki kobaltın %70'inin Demokratik Kongo Cumhuriyeti'nden, çoğu zaman etik olmayan koşullarda çıkarılması ve fiyatının nikelden 3 kat pahalı olması, otomotiv devlerini yeni arayışlara itmiştir. Hedef nettir: Kobaltı denklemden çıkarmak, maliyeti düşürmek ve vicdanları rahatlatmak.
Kobalt, katot içerisindeki lityum iyonlarının hareket ettiği katmanlı yapıyı stabilize eder. Onu çıkardığınızda pilin ömrü kısalır ve güvenliği azalır.
Zorluk: Kobaltın yerini alacak elementin hem ucuz olması hem de aynı kararlılığı sağlaması gerekir. Mühendisler bu dengeyi sağlamak için üç ana strateji üzerinde çalışmaktadır: Nikeli artırmak, Demire dönmek veya Manganezi kullanmak.
Geleneksel pillerde Nikel, Manganez ve Kobalt eşit oranda kullanılıyordu (NMC 111). Ancak yeni nesil pillerde bu oran NMC 811'e dönüştü. Yani %80 Nikel, %10 Manganez ve sadece %10 Kobalt.
Avantajı: Nikel enerji demektir. Nikel oranı arttıkça pilin enerji yoğunluğu artar, yani araç daha uzun menzile sahip olur.
Malzeme Mühendisliği: Yüksek nikel, pilin yüzeyinde istenmeyen reaksiyonlara yol açabilir. Bunu önlemek için katot parçacıkları, nanometre kalınlığında özel kaplamalarla (doping) korunarak kobaltın yokluğunda oluşabilecek çatlamalar engellenir.
Bir zamanlar "düşük menzilli" olduğu için küçümsenen LFP piller, Tesla'nın standart menzilli araçlarında kullanmasıyla tekrar tahta çıktı.
Sıfır Kobalt: Bu pillerin içinde hiç kobalt ve nikel yoktur. Sadece demir ve fosfat kullanılır.
Ölümsüzlük: LFP piller, diğerlerine göre çok daha fazla şarj-deşarj döngüsüne (3000+) dayanır ve yanma riski neredeyse sıfırdır. Tek dezavantajı ağır olmalarıdır, ancak "Cell-to-Pack" (Hücreden Gövdeye) teknolojileri ile bu ağırlık sorunu da aşılmaktadır.
Geleceğin en güçlü adayı Lityum Manganez Nikel Oksit (LMNO) pillerdir.
Yapısı: Kobalt içermez, bunun yerine manganez ve nikelin özel bir kristal yapısı (spinel) kullanılır.
Yüksek Voltaj: Standart piller 3.6 - 4.2 Volt arasında çalışırken, LMNO piller 4.7 Volt'a kadar çıkabilir. Bu, daha az hücre ile daha yüksek güç elde etmek demektir. Ancak yüksek voltaj, pilin içindeki sıvıyı (elektroliti) bozabilir; bu yüzden bu piller genellikle yeni nesil "Katı Hal" (Solid State) elektrolitlerle birlikte geliştirilmektedir.
Kobaltı çıkarmak yetmez, ya Lityum da biterse? Sodyum-İyon piller, sofra tuzu kadar bol bulunan sodyumu kullanır. Katotlarında ne lityum ne de kobalt vardır; genellikle "Prusya Mavisi" adı verilen demir bazlı ucuz bileşikler kullanılır. Enerji yoğunluğu düşük olsa da, şehir içi araçlar ve enerji depolama sistemleri için maliyeti dibe çeken bir teknolojidir.
Batarya teknolojisi, "ne pahasına olursa olsun performans" döneminden, "sürdürülebilir ve erişilebilir performans" dönemine geçmektedir. Kobaltın azaltılması sadece bir maliyet tasarrufu değil, elektrikli araçların lüks sınıfından çıkıp halkın tamamına yayılmasını sağlayacak olan anahtardır. Yakın gelecekte "Kobalt İçermez" ibaresi, pillerin üzerinde bir kalite ve etik etiketi olarak yerini alacaktır.
