许多电动汽车采用含钴的电池驱动，而钴是一种具有高昂财务、环境和社会成本的金属。

钴的替代品

大多数电动汽车都使用锂离子电池供电，这种电池在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）时充电。大多数锂离子电池的阴极含有钴，这种金属具有很高的稳定性和能量密度。

然而，钴也有明显的缺点。钴是一种稀缺金属，其价格波动剧烈，而且世界上许多钴矿都位于政治不稳定的国家。钴的开采会产生危险的工作环境，并产生有毒废物，污染矿场周围的土地、空气和水。

“钴电池可以储存大量能量，在性能方面具有人们所关心的所有特点，但它们存在普及不广的问题，成本随商品价格大幅波动。而且，随着消费市场中电动汽车的比例大幅提高，钴电池的价格肯定会变得更贵，”丁加说。

由于钴的诸多缺点，人们投入了大量研究来尝试开发替代电池材料。磷酸铁锂 (LFP) 就是其中一种材料，一些汽车制造商开始在电动汽车中使用这种材料。尽管 LFP 仍然具有实用价值，但它的能量密度只有钴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，大多数此类材料都无法与含钴电池的导电性、存储容量和使用寿命相匹配。由于导电性低，此类材料通常需要与聚合物等粘合剂混合，以帮助它们保持导电网络。这些粘合剂占整体材料的至少 50%，会降低电池的存储容量。

大约六年前，丁加的实验室开始研究一个由兰博基尼资助的项目，旨在开发一种可用于为电动汽车供电的有机电池。在研究部分有机、部分无机的多孔材料时，丁加和他的学生意识到，他们制造的全有机材料似乎可能是一种强导体。

这种材料由多层 TAQ（双四氨基苯醌）组成，TAQ 是一种含有三个稠合六角环的有机小分子。这些层可以向各个方向向外延伸，形成类似于石墨的结构。分子内含有称为醌的化学基团，它们是电子储存器，以及胺，它们有助于材料形成强氢键。

这些氢键使材料非常稳定，而且非常不溶。这种不溶性很重要，因为它可以防止材料像一些有机电池材料一样溶解到电池电解质中，从而延长其使用寿命。

“有机材料降解的主要方式之一是它们会溶解到电池电解液中，然后穿过电池的另一端，从根本上造成短路。如果你让材料完全不溶解，这个过程就不会发生，所以我们可以进行超过 2,000 次充电循环，而降解程度极低，”Dincă 说道。

表现强劲

测试表明，这种材料的导电性和存储容量与传统含钴电池相当。此外，采用 TAQ 阴极的电池比现有电池充电和放电速度更快，这可以加快电动汽车的充电速度。

为了稳定有机材料并提高其粘附电池集电器（由铜或铝制成）的能力，研究人员添加了纤维素和橡胶等填充材料。这些填充物占整个阴极复合材料的十分之一以下，因此不会显著降低电池的存储容量。

这些填料还可以防止电池充电时锂离子流入阴极时阴极破裂，从而延长电池阴极的使用寿命。

制造这种阴极所需的主要材料是醌前体和胺前体，它们已经可以商业化，并作为商品化学品大量生产。研究人员估计，组装这些有机电池的材料成本可能约为钴电池成本的三分之一到一半。

兰博基尼已获得该技术的专利许可。Dincă 的实验室计划继续开发替代电池材料，并正在探索用钠或镁替代锂的可能性，因为钠或镁比锂更便宜，储量也更丰富。