แบตเตอรี่ใหม่สามารถป้องกันไฟไหม้รถยนต์ไฟฟ้าหลังพายุเฮอริเคนได้

เทคโนโลยีนี้เป็นแบตเตอรี่แบบน้ำ แทนที่ตัวทำละลายอินทรีย์ที่ระเหยง่ายและไวไฟสูงที่พบในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนของรถยนต์ไฟฟ้าด้วยน้ำเค็ม เพื่อสร้างแบตเตอรี่ที่ปลอดภัยกว่า ชาร์จเร็วกว่า ทรงพลังพอๆ กัน และไม่ลัดวงจรในช่วงน้ำท่วม งานนี้มีรายละเอียดในการศึกษาใหม่ในNature Communications Yang Yang รองศาสตราจารย์จากศูนย์เทคโนโลยีนาโนวิทยาศาสตร์ของ UCF ซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยกล่าวว่า "ในช่วงพายุเฮอริเคนเอียน รถยนต์ไฟฟ้าจำนวนมากเกิดไฟไหม้หลังจากถูกน้ำท่วม "นั่นเป็นเพราะน้ำเค็มกัดกร่อนแบตเตอรี่และทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร ซึ่งทำให้ตัวทำละลายไวไฟและส่วนประกอบอื่นๆ ติดไฟได้ แบตเตอรี่ของเราใช้น้ำเค็มเป็นอิเล็กโทรไลต์ เพื่อกำจัดตัวทำละลายที่ระเหยง่าย" นอกจากนี้ กุญแจสำคัญในการออกแบบแบตเตอรี่คือนวัตกรรมนาโนวิศวกรรมที่ช่วยให้แบตเตอรี่สามารถเอาชนะข้อจำกัดของแบตเตอรี่แบบน้ำก่อนหน้านี้ เช่น เวลาในการชาร์จที่ช้าและความเสถียรต่ำ แบตเตอรี่ที่ออกแบบโดย UCF นั้นชาร์จเร็ว ชาร์จเต็มภายในสามนาที เมื่อเทียบกับชั่วโมงที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน Yang เป็นผู้เชี่ยวชาญในการพัฒนาวัสดุสำหรับอุปกรณ์พลังงานหมุนเวียน เช่น แบตเตอรี่ที่มีความปลอดภัยมากขึ้น ไฟไหม้รถยนต์ไฟฟ้าน้ำเค็ม ปัญหาไฟไหม้รถยนต์ไฟฟ้าหลังจากน้ำเค็มท่วมระหว่างพายุเฮอริเคนแซนดี้ในปี 2555 และพายุเฮอริเคนอิสยาสในปี 2563 ด้วยเหตุนี้ สำนักงานดับเพลิงสหรัฐและสำนักงานความปลอดภัยการจราจรบนทางหลวงแห่งชาติจึงได้ออกคำแนะนำพิเศษสำหรับการตอบสนองต่อเหตุไฟไหม้รถยนต์ไฟฟ้าที่เกิดจากน้ำเค็มที่ท่วมขัง ไฟต้องใช้น้ำปริมาณมากในการดับ โดย International Association of Fire Chiefs แนะนำให้นักผจญเพลิงจัดหาน้ำปริมาณ 3,000 ถึง 8,000 แกลลอนอย่างต่อเนื่องและยั่งยืน มีรายงานไฟไหม้รถยนต์ไฟฟ้าอย่างน้อย 12 คันในเขต Collier และ Lee ในฟลอริดา หลังพายุเฮอริเคนเอียน ซึ่งรถยนต์หลายคันจมอยู่ใต้น้ำอย่างน้อยบางส่วนในน้ำเค็ม การบริหารอัคคีภัย. การออกแบบแบตเตอรี่ การออกแบบแบตเตอรี่แบบน้ำก่อนหน้านี้ได้รับผลกระทบจากพลังงานที่ส่งออกต่ำ ความไม่เสถียร การเติบโตของโครงสร้างโลหะที่เป็นอันตรายที่เรียกว่าเดนไดรต์บนขั้วลบและการกัดกร่อน ด้วยการใช้น้ำเกลือเป็นอิเล็กโทรไลต์เหลวของแบตเตอรี่ นักวิจัยของ UCF สามารถใช้ไอออนโลหะที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่พบในน้ำเค็ม เช่น โซเดียม โพแทสเซียม แคลเซียม และแมกนีเซียม เพื่อสร้างแบตเตอรี่ไอออนบวกคู่ที่เก็บพลังงานได้มากขึ้น การใช้งานนี้ทำให้พวกเขาเอาชนะความเฉื่อยชาของการออกแบบแบตเตอรี่แบบน้ำประจุบวกเดี่ยวก่อนหน้านี้ได้ เพื่อแก้ปัญหาเกี่ยวกับความไม่เสถียร การเจริญเติบโตของเดนไดรต์ และการกัดกร่อน นักวิจัยได้ออกแบบแอโนดสังกะสี-ทองแดง 3 มิติที่เหมือนป่าซึ่งมีชั้นป้องกันสังกะสีออกไซด์บางๆ อยู่ด้านบน พื้นผิวที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมระดับนาโนซึ่งดูเหมือนภาพนกจากมุมสูงของป่า ช่วยให้นักวิจัยสามารถควบคุมปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีได้อย่างแม่นยำ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความเสถียรของแบตเตอรี่และความสามารถในการชาร์จอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ ชั้นซิงค์ออกไซด์ยังป้องกันการเจริญเติบโตของเดนไดรต์ของสังกะสี ซึ่งได้รับการยืนยันโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง "แบตเตอรี่เหล่านี้ที่ใช้วัสดุใหม่ที่พัฒนาขึ้นในห้องปฏิบัติการของฉันจะยังคงปลอดภัยแม้ว่าจะใช้งานไม่ถูกต้องหรือถูกน้ำท่วมในน้ำเค็ม" Yang กล่าว "งานของเราสามารถช่วยปรับปรุงเทคโนโลยีรถยนต์ไฟฟ้าและเดินหน้าต่อไปให้เป็นรูปแบบการเดินทางที่เชื่อถือได้และปลอดภัย" เทคโนโลยีที่อยู่ระหว่างการจดสิทธิบัตรนั้นพร้อมสำหรับการออกใบอนุญาตผ่าน Office of Technology Transfer ของ UCF การวิจัยได้รับการสนับสนุนโดยเงินทุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติของสหรัฐอเมริกาและกองทุนวิจัยปิโตรเลียมสมาคมเคมีอเมริกัน