未来汽车或将采用无钴电池技术

在2024年1月18日，麻省理工学院（MIT）的化学家们取得了一项重大突破，他们研发出一种基于有机材料的电池正极材料，该技术有望降低电动汽车行业对稀有金属的依赖，特别是钴。这一创新使得新型锂离子电池正极材料不再使用钴或镍等金属，而转而采用有机材料。

问题

为什么需要无钴电池技术？

传统的电动汽车电池中使用的钴具有高昂的金融、环境和社会成本。钴的价格波动大，而且世界上大部分钴矿位于政治不稳定的国家。钴的提取还会导致危险的工作条件，并产生污染矿区周围的土地、空气和水的有毒废物。

研究成果

新型电池材料的优势

MIT的研究人员设计的新型锂离子电池正极材料采用基于有机物质的阴极，相比含有钴的电池，这种材料更为可持续。研究表明，这种材料不仅可以以较低的成本生产，而且其电导率与钴电池相似，电池存储容量也相当，并且充电速度更快。

材料特点

有机层状结构

新材料由许多层次的TAQ（双四胺苯醌）组成，这是一种含有三个融合六角环的有机小分子。这些层可以向各个方向延伸，形成类似石墨的结构。分子内含有电子库的喹喔酮和帮助材料形成强氢键的胺基。

稳定性与可充次数

通过形成强氢键，这种材料具有高稳定性和极低的溶解度。这种溶解度的降低防止了材料溶解到电池电解液中，从而延长了电池寿命。研究表明，这种材料可以进行超过2000次充电循环，而降解极小。

性能测试

与传统电池的性能比较

对这种材料的测试显示，其电导率和储存容量与传统的含钴电池相媲美。使用TAQ阴极的电池还可以比现有电池更快地进行充电和放电，从而提高电动汽车的充电速度。

应用前景

未来展望

这项技术不仅可以降低电池的制造成本，还能减少与稀有金属开采相关的环境和社会问题。这使得新型电池材料成为未来汽车行业更可持续的选择。Lamborghini已经取得了这项技术的专利授权，而MIT的研究团队计划继续研发替代电池材料，同时正在探索是否可以用钠或镁替代锂，以降低制造成本。

总结

新型无钴电池技术的问世标志着电动汽车行业朝着更可持续和环保的方向迈出了重要的一步。这一创新为电池技术的未来发展开辟了新的可能性，有望推动电动汽车的广泛应用。