一個幽靈，原材料匱乏的幽靈，正在全球制造業(yè)廠商的上空飄蕩。8月27日，據(jù)媒體報道，受主要產(chǎn)地民主剛果政局持續(xù)動蕩的影響，全球正在陷入一場“鈷焦慮”風潮當中，該風潮可能危及新能源汽車、智能手機等多種與民眾生活息息相關的產(chǎn)品的價格。而為了擺脫這種焦慮，各企業(yè)正在瘋狂投資“無鈷電池”這一新興技術，力爭早日解決被鈷產(chǎn)量“卡脖子”的尷尬現(xiàn)狀。從特斯拉、寶馬等汽車名企到蘋果、三星等智能手機巨頭，為什么都會被一種小小的元素困擾呢?

被叫做“妖怪”的鈷元素

時光倒回幾百年前。德國薩克森州有一個規(guī)模很大的礦床開采中心，大批的礦工聚集在礦井口，與礦主對峙。雖然早已過了上工的時間，但所有礦工都拒絕下井，礦工們信誓旦旦而又不無驚恐地向礦主描述說，礦里有一種發(fā)著幽藍光亮的奇異石頭，而這些石頭里住著一個妖怪，它會讓所有下井的人染上怪病。這件怪事一傳十十傳百，引起了礦物學家阿格里科拉的注意，他在著作里將這種“作妖”的礦物命名為kobalt，德語中的意識就是“妖怪”。

1753年，瑞典化學家格·布蘭特(G.Brandt)從該礦中分離出淺玫色的灰色金屬，這是純度較高的金屬鈷，并沿用德語“kobalt”的拉丁文音譯，將它命名為“Cobatlum”，也就是鈷。這時人們才搞清楚，阿格里科拉所說的妖怪礦物是輝鈷礦(CoAsS)，其實該礦中的主要成分鈷元素倒對人體沒有顯著危害，但輝鈷礦在強壓或加熱下反應產(chǎn)生的硫化物和砷化物都有劇毒。如此看來，鈷其實是在替伴生的硫和砷“背鍋”，這個“妖怪元素”叫得實在冤枉。

不過，雖然名為妖怪，鈷元素自古至今一直在為人類造福。由于鈷的很多化合物呈現(xiàn)一種大自然中極為少見的天藍色，古希臘人和古羅馬人曾經(jīng)利用它制造出美麗的藍色玻璃，中國唐朝彩色瓷器上的藍色也是鈷的杰作。

進入20世紀，鈷及其合金在多個工業(yè)領域得到使用。但鈷真正成為掐住現(xiàn)代工業(yè)命門的關鍵元素是在1980年，這一年，美國化學家約翰·古迪納夫發(fā)明了鈷酸鋰電池。這一發(fā)明被后世認為“開啟了整整一個時代”，因為在此之前，無論是伏打電池、鉛酸蓄電池還是鈉硫電池，幾乎所有類型的蓄電池都因為儲能少、不穩(wěn)定為人所詬病。電力驅動機械的能源瓶頸遲遲無法突破。但古迪納夫的鈷酸鋰電池完美突破了這一瓶頸。以該電池為能源核心的產(chǎn)業(yè)迎來了一波爆發(fā)性的增長。

今天，你手里拿的智能手機、用的筆記本電腦、充電寶，乘坐的電動汽車都離不開鈷酸鋰電池或它的改良版，鈷元素在其中扮演著不可或缺的“點金手”角色。

對防止電池過熱不可或缺

鈷元素，這個曾經(jīng)的“妖怪”，如今卻如此深刻地塑造了我們的生活。然而，當今人類對這種元素卻是又愛又恨，原因是它在造福人類的同時，依然在“作妖”。

說鈷“作妖”，是因為這種元素在地表的分布實在太集中了——全球而言，鈷資源的總儲量大概在700萬噸左右，但竟然有三分之二集中在民主剛果這一個國家。而全球鈷產(chǎn)量二到五位的澳大利亞、加拿大、菲律賓和古巴四個國家的儲量加起來，和民主剛果幾個省的鈷產(chǎn)量相當!

民主剛果，一個面積234.5萬平方公里的不大不小的國家，鈷怎么都跑到這里了呢?據(jù)地質學家們分析，地殼中的鈷含量原本極為稀少，當今世界絕大多數(shù)的鈷，可能都來源于億萬年前一個富含鈷元素的小行星的撞擊。這顆“鈷星”的天地大沖撞，在非洲地表上砸出了剛果盆地，也把絕大多數(shù)的鈷都留在了那里——我們真應該感謝這次大沖撞，沒有它送來的鈷，你一定用不上iPhone，因為里面的鈷將比金子還貴，智能手機的價格將是個天價，你賣腎也買不起。

在很多專家看來，電池將在本世紀占據(jù)絕對優(yōu)勢，就像石油在上世紀那樣，電池為我們每天的數(shù)字生活提供動力。若沒有電池，全球將更難戒除化石燃料之癮，并限制氣候變化的影響。

這就說到了為什么鈷這種元素在電池制造中這么重要。這是因為鈷對于防止電池過熱是不可或缺的，它可以帶給電池材料穩(wěn)定性，還讓用戶得以在很多年里為汽車充電和放電。但它也是最昂貴的金屬之一，這阻礙了汽車制造商降低電動汽車成本、與汽油動力汽車競爭的能力。

新電池何時才能“無鈷”

然而，在越來越需要鈷的當下，如今的民主剛果政局卻越來越不讓人省心。去年，由于局勢動蕩，民主剛果鈷礦產(chǎn)量下降，從去年年初到現(xiàn)在，倫敦金屬交易所中的鈷價從每噸3.2萬美元漲至8月初的6.6萬美元，盡管價格高漲，供應卻未增反降，2017年全球礦山鈷產(chǎn)量從2016年的11.63萬噸降至11.51萬噸，民主剛果更是在今年將鈷列為“戰(zhàn)略資源”，將礦產(chǎn)稅提高了整整一倍。鈷礦的減產(chǎn)直接導致智能手機廠商蘋果、三星以及電動汽車廠商特斯拉等企業(yè)陷入經(jīng)營困境。

實際上，即使民主剛果不出現(xiàn)動蕩，鈷的生產(chǎn)速度依舊趕不上需求。數(shù)據(jù)顯示，一塊電動汽車電池用掉約10公斤鈷，此外，一部iPhone中也含有大約8克這種金屬。隨著新能源時代的到來，鈷必然面臨供不應求的局面。標普全球市場研究預計到2020年，光是用于電池的化學鈷的供需缺口就達1.2萬噸，鈷的匱乏，已經(jīng)成為制約人類技術進一步普及和發(fā)展的瓶頸。

那么，能不能研發(fā)一種無鈷或少鈷的電池?這方面許多大企業(yè)不是沒想過招，但到目前為止該技術還不成熟——還記得2016年三星推出的那款經(jīng)常爆炸的note7手機嗎?其電池之所以經(jīng)常爆炸，原因就在于三星研發(fā)人員在技術條件尚不成熟的條件下，貿然減少了鈷元素的含量。其結果是被這種“妖怪”元素狠狠地耍了一把。

當然，在瓶頸越縮越緊的當下，少鈷和無鈷電池的研發(fā)依然在加速。今年5月末，特斯拉的電池供應商日本松下高調宣布將研發(fā)無鈷汽車電池，而特斯拉公司自身也在隨后宣布將共同參與該計劃，以便早日突破技術瓶頸。

今年7月，特斯拉供應商松下汽車業(yè)務負責人伊藤佳雄在東京稱，該公司計劃在兩三年后降低特斯拉電動汽車的鈷使用量。特斯拉表示，該公司“力求在不久的將來實現(xiàn)鈷使用量接近零”。而多數(shù)汽車制造商正轉向采用更多鎳，同時減少鈷使用量多達75%的電池。未來幾年，預計這些產(chǎn)品的市場份額將會提高。

另外，“離子材料”也是有希望商業(yè)化的下一個電池研究新方向。美國卡內基梅隆大學教授文卡特·維斯瓦納坦表示，可以利用液體電解質的化學特性來減少鈷使用量。他表示，“‘離子材料’代表著一條生產(chǎn)低鈷陰極的路徑，但很多電池制造商正在探索液體電解質路徑，而且找到了可行的解決方案。”

除此之外，本田、寶馬、蘋果等多家公司也都有自己的“無鈷電池”計劃，或者降低各自的鈷使用量。也許在不遠的將來，在眾多大公司的砸錢研發(fā)下，人類真能突破這一嚴重困擾新技術發(fā)展的資源瓶頸。

結尾再跟大家分享個正能量滿滿的消息，鈷酸鋰電池的發(fā)明者古迪納夫教授雖然已經(jīng)年過九旬，但卻依然帶著一支小型科研團隊，立誓研發(fā)無鈷電池。這位參加過二戰(zhàn)的老科學家說:“我的使命是要努力一試，看看自己能否在有生之年徹底改變現(xiàn)有電池技術。等完成了，再進養(yǎng)老院也不遲。”