Новая батарея может предотвратить возгорание электромобилей после урагана.
Исследователь из Университета Центральной Флориды разработал технологию, которая может предотвратить возгорание электромобилей, например, вызванное затоплением соленой водой во время урагана «Иан».
Эта технология, водная батарея , заменяет летучие и легковоспламеняющиеся органические растворители, содержащиеся в литий-ионных батареях электромобилей, соленой водой, чтобы создать батарею, которая является более безопасной, быстрой зарядкой, такой же мощной и не вызывает короткого замыкания во время затопления.
Работа подробно описана в новом исследовании в Nature Communications.
«Во время урагана «Иан» загорелось много электромобилей после того, как они попали в паводковые воды», — говорит Ян Ян, доцент Технологического центра нанонауки UCF, который руководил исследованием. «Это связано с тем, что соленая вода разъедает батарею и вызывает короткое замыкание, которое воспламеняет легковоспламеняющиеся растворители и другие компоненты. Наша батарея использует соленую воду в качестве электролита, устраняя легколетучие растворители».
Также ключом к конструкции батареи является ее новая нанотехнология, которая позволяет батарее преодолевать ограничения предыдущих водных батарей, такие как медленное время зарядки и низкая стабильность.
Аккумулятор, разработанный UCF, быстро заряжается, полностью заряжаясь за три минуты, по сравнению с часами, которые требуются для литий-ионных аккумуляторов.
Ян является экспертом в области разработки материалов для устройств, использующих возобновляемые источники энергии, таких как аккумуляторы с повышенной безопасностью.
Пожары электромобиля в морской воде
Проблема возгорания электромобилей после затопления соленой водой всплыла во время урагана «Сэнди» в 2012 году и урагана «Исайяс» в 2020 году.
В результате Управление пожарной охраны США и Национальное управление безопасности дорожного движения выпустили специальное руководство по реагированию на пожары электромобилей, вызванные затоплением соленой водой.
Для тушения пожаров требуется большое количество воды, и Международная ассоциация начальников пожарных служб рекомендует пожарным обеспечить непрерывную и устойчивую подачу воды в объеме от 3000 до 8000 галлонов.
По данным США, в округах Коллиер и Ли во Флориде произошло не менее 12 возгораний электромобилей после урагана «Иан», где многие автомобили были хотя бы частично погружены в соленую воду. Администрация пожарной охраны.
Проектирование батареи
Предыдущие конструкции аккумуляторов на водной основе страдали низким выходом энергии, нестабильностью, ростом вредных металлических структур, называемых дендритами, на отрицательном электроде и коррозией.
Используя соленую воду в качестве жидкого электролита батареи, исследователи UCF смогли использовать встречающиеся в природе ионы металлов, содержащиеся в соленой воде, такие как натрий, калий, кальций и магний, для создания батареи с двойным катионом, которая хранит больше энергии. Эта реализация позволила им преодолеть медлительность предыдущих конструкций однокатионных аккумуляторов на водной основе.
Чтобы решить проблемы с нестабильностью, ростом дендритов и коррозией, исследователи разработали похожий на лес 3D цинково-медный анод, содержащий сверху тонкий защитный слой из оксида цинка.
Новая наноинженерная поверхность, которая выглядит как лес с высоты птичьего полета, позволяет исследователям точно контролировать электрохимические реакции, тем самым повышая стабильность батареи и способность к быстрой зарядке.
Кроме того, слой оксида цинка предотвращал рост дендритов цинка, что было подтверждено с помощью оптической микроскопии.
«Эти батареи, в которых используются новые материалы, разработанные в моей лаборатории, останутся безопасными, даже если они будут использоваться ненадлежащим образом или попадут в соленую воду », — говорит Ян. «Наша работа может помочь улучшить технологию электромобилей и продолжать продвигать ее как надежный и безопасный вид транспорта».
