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设计更好的电池——不再使用钴，而使用……TAQ？
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麻省理工学院（MIT）的研究人员最近 发达 一种无需贵金属的新型电池技术。在他们的位置上？有机阴极称为双四氨基苯醌或“TAQ”。
电池的重要性
随着电动汽车（EV）的兴起（很大程度上得益于美国特斯拉、中国比亚迪和宁德时代），电池技术变得比以往任何时候都更加重要，因为它们不仅与电子产品相关，还与移动出行相关。电网也将很快实现这一目标，以平衡风能和太阳能等可再生能源的间歇性。
迄今为止，电池的主要化学成分是锂离子技术。这是因为这些电池在以千瓦/千克为单位测量时具有一定的能量密度。该指标是迄今为止移动应用中最重要的指标，因为每增加一公斤电池就意味着需要更多的电池和/或更少的续航里程。
因此，由于电动汽车已被证明可能是汽车（也许还有卡车甚至飞机）未来的关键技术，因此人们付出了相当大的努力来改进电池技术。
放弃锂离子电池？
虽然密度高，但传统的锂离子技术并非没有缺陷。有一个需要解决的问题列表：
- 与汽油和柴油等液体燃料相比，密度仍然相当低，导致里程焦虑。
- 充电可能有点慢，这对许多驱动程序和商业应用程序来说都是一个问题。
- 电池价格昂贵，很大程度上是因为需要昂贵的矿物质。
- 这导致电动汽车最初更像是一种奢侈品，而不是普通消费品。
- 这些矿物的开采很少对环境友好，而且常常伴随着恶劣的工作条件以及对矿井中贫困工人或儿童的剥削，特别是在刚果的钴矿开采中。
因此，人们考虑了许多替代化学物质。这包括但不限于，
- LFP（锂铁/磷酸铁）
- 钠离子
- 固态电池
- 锂硫
- 石墨烯
- 玻璃电池
铝的氧化 甚至被讨论作为电池的替代品。然而，所有这些替代方案都有其局限性。这可能包括寿命较短、制造困难等。
（我们在文章中详细讨论了每种技术的优点和局限性“移动出行的未来——电池技术“）。
最有前途的电池，如固态电池，仍处于实验阶段，而那些准备商业化的电池，如磷酸铁锂和钠离子电池，其能量密度低于锂离子电池。
这些低密度电池可能有市场，因为它们的生产成本也低得多。中国公司 CATL (300750.SZ）生产了全球一半以上的电池，是该领域的领导者之一。我们在文章中讨论了领先的电池制造商“十大值得投资的电池股“。
不过，最终，理想的电动汽车将拥有廉价且功能强大的电池。这种组合可能需要完全取代内燃机，特别是对于商业应用。
锂离子阴极问题
锂离子的大部分限制来自电池阴极部分的化学和物理特性。阴极通常需要钴，即使在无钴的潜在替代品中，通常也严重依赖其他昂贵的金属，如镍和镁。
（我们的文章进一步讨论了向电动汽车和可再生能源过渡所需的金属“十大电池金属和可再生能源矿业股票“）
这些金属需要开采，造成污染，而且工作条件往往很糟糕。它们还有毒，使得回收电池成为一项更加复杂的任务。
资料来源：视觉资本家
研究人员一直在寻找碳基替代品，即所谓的有机阴极。目前，这还相当不成功，因为有机阴极要么能量密度太低，要么不够耐用，无法在电动汽车频繁充放电循环的情况下使用。
由于麻省理工学院研究人员的上述发现，这种情况可能已经改变。
一种新型有机正极
教授 Mircea Dincă，麻省理工学院 WM Keck 能源教授，最近探索了以前未经测试用于阴极应用的新有机化合物。他没有研究以前探索的有机硫和羰基化合物，而是研究了一种称为 TAQ（双四氨基苯醌）的化合物。他的团队此前曾展示过这种化学物质作为超级电容器材料的潜力。
TAQ 在电池中具有巨大的应用潜力，因为它形成“层状固态结构可能与传统的钴基阴极性能竞争。=
就其本身而言，这还不够。麻省理工学院的研究人员还发现了如何提高 TAQ 对阴极不锈钢集电器的粘附力，从而提高新概念验证阴极原型的稳定性。
通过在 TAQ 中添加含纤维素和橡胶的材料，他们安全地实现了 2,000 多次充放电循环。能量密度也高于钴基阴极，并且充电时间不到 6 分钟。
下一步是什么？
目前，这是一个实验室原型，需要进一步的工作将其扩大到完整的电动汽车电池组尺寸，甚至还需要进一步努力了解如何为这种新的电池化学物质制定扩大的制造工艺。
尽管如此，有机阴极首次在能量密度、材料成本和充电速度等每一个重要指标上都超越了钴基锂离子设计。
这表明，只要锂离子化学能够解决对金属的依赖而导致伦理和环境问题，它就可以继续成为主流电池化学。
Pr Dincă 的研究证明的另一件事是，有机阴极具有巨大的潜力，可能有数千种其他有机化合物尚未针对该应用进行测试。因此，即使 TAQ 最终不足以取代钴和镍，类似 TAQ 的其他化学品也可能实现这一目标。
锂离子设计还受益于庞大的现有供应链和制造基地。仅仅改变阴极比从头开始重建电池工厂以适应新的化学物质要容易得多。因此，从商业角度来看，改进锂离子电池可能很有意义。
还值得注意的是，有机阴极也被讨论用于其他类型的电池，例如， 铝离子, 钠/钾离子, 锌或 钙基双离子 电池。因此，TAQ 特性的发现可能可以应用于锂离子电池以外的其他电池类型。
无论如何，电池中的有机成分将使它们更容易回收，这是我们在文章中深入探讨的一个问题（一个投资机会）“解决锂离子电池的困境：在日益电气化的世界中处理报废电池“。
有机正极企业
大众汽车公司
Pr的研究。 Mircea Dincă 由兰博基尼汽车有限公司（Automobili Lamborghini SpA）资助，兰博基尼汽车公司是大众汽车集团旗下奥迪子公司。有机阴极技术的专利申请已经提交。
这家德国汽车制造商是世界第二大汽车生产商，仅次于丰田。该公司曾一度在电动汽车技术方面落后，但此后一直努力追赶，特别是 ID 汽车系列和多种混合动力车型。
资料来源：大众汽车
与麻省理工学院研究人员的合作只是众多合作之一，其他有关电动汽车的合作包括：
- 与雷诺合作生产 20,000 欧元的电动汽车。
- 向中国小鹏汽车投资 700 亿美元，以促进中国电动汽车销量.
- 与中国上汽集团合作，提供电动汽车平台 大众.
- 与捷达汽车合作收购电动汽车技术。
- 与 M 建立价值 492 亿美元的合作伙伴关系agna 将标志性的 Scout SUV 改造为电动汽车
凭借其雄心勃勃的电动汽车计划以及从中国领先企业获得先进电动汽车技术的机会，大众汽车完全有能力研究麻省理工学院的有机阴极专利技术，并致力于在未来的电动汽车中大规模部署该技术。
