美国海军正在设计更安全的电池,因为没人希望在海上发生火灾

三星并非唯一担心电池易燃问题的组织
170425-N-RM689-100 美国第七舰队作战区域(2017年4月25日)阿利·伯克级导弹驱逐舰“韦恩·E·迈耶”号(DDG 108)在双边演习期间与韩国多用途导弹驱逐舰“王建”号(DDG 978)并列航行。“韦恩·E·迈耶”号正在与“卡尔·文森”号航母打击群进行计划中的西太平洋部署。70多年来,美国海军的航空母舰打击群一直在印度洋-亚太地区进行定期例行巡逻。(美国海军照片,由三级大众传播专员Kelsey L. Adams拍摄/发布)MC3 Kelsey L. Adams
US Navy photo
美国海军照片,由三级大众传播专员Kelsey L. Adams拍摄/发布

我们的智能手机和其他设备都由锂离子电池供电,但正如三星等公司深知的那样,这些充电器在不当条件下可能会易燃。锂离子电池的危险性也是另一群人关注的问题,他们有强烈的动机来避免火灾:美国海军。现在,美国海军研究实验室(NRL)的化学家们宣布了一项新的电池技术,他们声称该技术既安全又可充电,并可能被用于电动汽车、自行车或舰船。

“我们不断听到有关锂离子电池冒烟、起火、爆炸的灾难性新闻,”美国海军研究实验室高级电化学材料部门负责人、该电池组件技术《科学》杂志新研究的高级作者Debra Rolison说。她表示,国防部对此非常关注。“曾有军事平台因锂离子电池起火而遭受严重损坏。”

2008年的一起事件就是一个例子。同样来自海军研究实验室、该研究的合著者Jeffrey Long指出,一次用于运送海豹突击队员的实验性迷你潜艇事故是海军对锂离子电池感到担忧的原因。“发生了灾难性的锂电池火灾,”他说。“幸运的是,事发时船上没有人,但造成了重大损失。”

今年,海军实际上禁止在舰船和潜艇等场所使用电子烟,因为它们由同一种电池供电。

锂离子电池之所以存在问题,是因为其内部的有机液体在电池或设备过热时会易燃。例如手电筒中的AAA碱性电池,其电解质是水基的,更加安全,不易燃。这些碱性电池通常使用锌作为其中一个电极的材料。

不易着火这一点非常有吸引力。此外,海军喜欢锌是一种易于采购的常见材料。国防部赞赏“来自对美国友好的国家,甚至是在美国本土开采的材料,”Rolison补充道。“锌随处可见。”

但是有一个问题:在碱性电池中通常的形式下,锌与充电不兼容。它容易形成枝晶——微小但有害的尖刺。海军研究实验室的科学家们将锌重新重组成另一种形式,使得碱性电池可以在不冒枝晶风险的情况下充电。

Rolison将他们海绵状的混合物比作沙拉酱:它含有油和水,以及锌粉(你不应该把锌粉放进沙拉酱里)。他们将其乳化并进行热处理。“最终,我们得到了一种你可以拿在手中的东西,”她说;“它是独立的,可以直接用于电池作为阳极。”

美国海军研究实验室正与一家名为EnZinc的公司合作,将带有锌阳极的可充电电池应用于电动自行车等车辆。

Long表示,这项电池技术可用于“舰载电源”,或帮助海军陆战队员获得更安全的电池。“他们可不想在交火的中间遇到电池问题,”他补充道。

 

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技术编辑

罗布·沃格尔是《流行科学》杂志的前技术编辑。他擅长报道航空、交通和军事技术。


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