UCF 开发的新型电池可以防止飓风后电动汽车起火

中佛罗里达大学的一名研究人员开发出一种技术,可以防止电动汽车起火,例如由飓风伊恩引发的盐水泛滥引起的火灾。

该技术是一种水性电池,用盐水代替电动汽车锂离子电池中的挥发性和高度易燃有机溶剂,从而制造出更安全、充电更快、同样强大且不会在浸水期间短路的电池。

Nature Communications的一项新研究详细介绍了这项工作。

“在飓风伊恩期间,许多电动汽车在被洪水浸泡后着火了,”领导这项研究的 UCF 纳米科学技术中心副教授杨洋说。 “那是因为盐水腐蚀了电池,导致短路,从而点燃了易燃溶剂和其他部件。我们的电池使用盐水作为电解质,消除了高度挥发性的溶剂。”

电池设计的另一个关键是其新颖的纳米工程,使电池能够克服以前的水性电池的局限性,例如充电时间慢和稳定性差。

UCF 设计的电池可快速充电,与锂离子电池需要数小时相比,可在三分钟内充满电。

杨是开发可再生能源设备材料的专家,例如具有更高安全性的电池。

盐水电动车火灾

在 2012 年飓风桑迪和 2020 年飓风伊萨亚斯期间,盐水泛滥导致电动汽车起火的问题浮出水面。

因此,美国消防局和国家公路交通安全管理局发布了应对盐水泛滥引起的电动汽车火灾的特别指南。

扑灭大火需要大量的水,国际消防队长协会建议消防员确保持续和可持续的 3,000 至 8,000 加仑供水。

据美国称,飓风伊恩过后,佛罗里达州的科利尔县和李县至少发生了 12 起电动汽车起火事件,许多汽车至少部分被淹没在盐水中。消防管理局。

设计电池

以前的水系电池设计存在能量输出低、不稳定、负极上有害金属结构(称为枝晶)的生长以及腐蚀等问题。

通过使用盐水作为电池的液体电解质,UCF 研究人员能够使用在盐水中发现的天然金属离子,如钠、钾、钙和镁,来制造储存更多能量的双阳离子电池。这种实施使他们能够克服以前单阳离子水系电池设计的迟缓。

为了解决不稳定、枝晶生长和腐蚀等问题,研究人员设计了一种森林状 3D 锌铜阳极,其顶部包含一层薄薄的氧化锌保护层。

这种新颖的纳米工程表面看起来像森林的鸟瞰图,使研究人员能够精确控制电化学反应,从而提高电池的稳定性和快速充电能力。

此外,氧化锌层阻止了锌的树枝状生长,这已通过光学显微镜得到证实。

“这些使用我实验室开发的新型材料的电池即使使用不当或被海水淹没也能保持安全,”杨说。 “我们的工作可以帮助改进电动汽车技术,并将其作为可靠和安全的旅行方式继续推进。”

许可和致谢

正在申请专利的技术可通过 UCF 的技术转让办公室获得许可。

该研究得到了美国国家科学基金会和美国化学学会石油研究基金的资助。

杨在 UCF 的纳米科学技术中心和材料科学与工程系联合任职,该系是该大学工程与计算机科学学院的一部分。他是 UCF 可再生能源和化学转化 (REACT) 集群的成员。他还在 UCF 的化学系和史蒂芬·W·霍金微重力研究与教育中心担任二次联合任命。在 2015 年加入 UCF 之前,他是莱斯大学的博士后研究员和德国埃尔兰根-纽伦堡大学的亚历山大·冯·洪堡研究员。他在中国清华大学获得材料科学博士学位。

研究题目:用于双阳离子电解质中无枝晶水性锌电池的三维锌基合金

由中佛罗里达大学提供。罗伯特·威尔斯。

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特色图片由 Rivian 提供。参见:Rivian 电动卡车已驶过数吨水域

来源:CleanTechnic

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