无钴电池可以为未来的汽车提供动力

发布时间：2024-01-22 17:23:21 栏目：精选知识

导读 许多电动汽车由含有钴的电池提供动力，钴是一种会带来高昂财务、环境和社会成本的金属。麻省理工学院的研究人员现在设计了一种电池材料，可

许多电动汽车由含有钴的电池提供动力，钴是一种会带来高昂财务、环境和社会成本的金属。



麻省理工学院的研究人员现在设计了一种电池材料，可以提供一种更可持续的方式来为电动汽车提供动力。新型锂离子电池包括基于有机材料的阴极，而不是钴或镍(锂离子电池中常用的另一种金属)。

在一项新的研究中，研究人员表明，这种材料的生产成本比含钴电池低得多，并且可以以与钴电池相似的速率导电。研究人员报告说，新电池还具有与钴电池相当的存储容量，并且充电速度更快。

麻省理工学院 WM Keck 能源教授 Mircea Dincă 表示：“我认为这种材料可能会产生很大的影响，因为它的效果非常好。” “它已经与现有技术竞争，并且可以节省大量与开采目前用于电池的金属相关的成本、痛苦和环境问题。”

Dincă 是该研究的资深作者，该研究今天发表在《ACS Central Science》杂志上。Tianyang Chen 博士 '23 和前麻省理工学院博士后 Harish Banda 是该论文的主要作者。其他作者包括麻省理工学院博士后王建德;朱利叶斯·奥本海姆(Julius Oppenheim)，麻省理工学院研究生;以及博洛尼亚大学研究员亚历山德罗·弗朗西斯基(Alessandro Franceschi)。

钴的替代品

大多数电动汽车由锂离子电池供电，当锂离子从带正电的电极(称为阴极)流向带负电的电极(称为阳极)时，就会对这种电池进行充电。在大多数锂离子电池中，阴极含有钴，这是一种具有高稳定性和能量密度的金属。

然而，钴也有显着的缺点。作为一种稀有金属，其价格可能会大幅波动，而且世界上大部分钴矿床都位于政治不稳定的国家。钴提取会造成危险的工作条件并产生有毒废物，污染矿山周围的土地、空气和水。

“钴电池可以储存大量能量，而且在性能方面具有人们关心的所有功能，但它们存在无法广泛使用的问题，而且成本随商品价格波动较大。而且，当消费市场中电动汽车的比例大幅提高时，它的价格肯定会变得更高。”丁卡说道。

由于钴有许多缺点，人们进行了大量研究来尝试开发替代电池材料。其中一种材料是磷酸铁锂(LFP)，一些汽车制造商开始在电动汽车中使用这种材料。虽然磷酸铁锂仍然具有实际用途，但其能量密度仅为钴电池和镍电池的一半左右。

另一个有吸引力的选择是有机材料，但到目前为止，大多数这些材料还无法与含钴电池的导电性、存储容量和寿命相匹配。由于其电导率较低，此类材料通常需要与聚合物等粘合剂混合，以帮助它们维持导电网络。这些粘合剂至少占整体材料的 50%，会降低电池的存储容量。

大约六年前，丁卡的实验室开始开展一个由兰博基尼资助的项目，开发一种可用于为电动汽车提供动力的有机电池。在研究部分有机和部分无机的多孔材料时，丁卡和他的学生意识到他们制造的完全有机材料似乎可能是一种强导体。