盐水是锂离子电池的克星。这款水基原型却拥抱了它。

沿海洪水会导致电动汽车发生锂离子电池起火,但一项新的电池突破彻底规避了这一问题。
Car submerged in flooded street
水系电池拥抱海水,而不是让它成为它们的毁灭之源。Deposit Photos

2022 年秋季,伊恩飓风袭击佛罗里达州,造成数十亿美元的损失。除了 1120 亿美元的损失、152 人死亡和无数家破人亡的生命外,其后果还包括至少 12 起电动汽车火灾,这些火灾是由锂离子电池接触到海浪涌入的盐水引起的。然而,与普通火灾不同的是,这些电池引发的火灾由于其独特的化学反应,需要更多的水才能扑灭。据国际消防局长协会建议,需要持续喷淋 3000 至 8000 加仑的水。

这是电动汽车锂离子电源的一个不幸缺点,尤其是在沿海洪水日益普遍的情况下,但一种有前途的新型替代方案可能有一天会提供给汽车制造商。得益于中佛罗里达大学的创新突破,电动汽车有一天可能会拥抱海水,而不是完全避开它。

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中佛罗里达大学纳米科学技术中心的一个研究团队最近推出了一种新型水系电池,它用实际的盐水取代了锂离子电池中臭名昭著的易挥发、极易燃的有机溶剂。更重要的是,该团队在 Nature Communications 上发表的研究中详细介绍的这种新型电动汽车电源,似乎更安全、充电更快,并且与现有电池一样强大。

盐水对传统的锂离子电池系统来说是致命的,它会腐蚀并随后导致电池短路,然后与内部溶剂发生反应引发火灾。然而,通过利用盐水的金属离子(包括钾、镁、钙和钠)作为电池的液体电解质,中佛罗里达大学的新设计被证明比其锂离子竞争对手更稳定,同时充电也更快。

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水系电池并非新概念,但直到现在,它们都表现得极其不稳定,并且容易形成微小的、具有腐蚀性的金属结构,称为枝晶。然而,该团队的新电池采用“森林状”的 3D 锌铜阳极设计,其中包含一层薄的氧化锌保护层。这种纳米工程化的覆盖层使科学家能够精确控制电化学反应,从而提高稳定性和充电能力。

据研究负责人、中佛罗里达大学副教授杨扬(Yang Yang)称,其结果是一款具有革命性潜力的电池,即使“使用不当或浸泡在盐水中也能保持安全”。虽然我们可能还需要一段时间才能看到福特 F-150 Lightning 卡车凭借水系盐水电池在被淹没的道路上飞驰,但这些新创新可能很快就能解决锂离子电池最令人担忧的危害之一,从而促进快速到来的电动汽车转型。 

 

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