盐水是锂离子电池最大的敌人。这款水性原型电池可以容纳盐水。

盐水是锂离子电池最大的敌人。这款水性原型电池可以容纳盐水。

2022 年秋季,飓风伊恩袭击佛罗里达州,造成数十亿美元的损失。除了 1120 亿美元的损失、152 人死亡和无数人流离失所外,这场灾难还导致至少 12 起电动汽车起火事件,起火原因是锂离子电池与从海洋涌入的海水接触。然而,与普通火灾不同,由于这些电池起火具有独特的化学反应,因此需要大量的水才能扑灭,国际消防队长协会建议持续浇水量在 3,000 至 8,000 加仑之间。

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成为常态的情况下,但有朝一日汽车制造商可能会得到一种有前途的新替代品。得益于中佛罗里达大学的创新突破,电动汽车有朝一日可以拥抱盐水,而不是完全避开它。

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佛罗里达大学纳米科学技术中心的一个研究小组最近推出了一种新型水性电池,用真正的盐水代替了锂离子电池中挥发性极强、易燃的有机溶剂。此外,该团队在《自然通讯》杂志上发表的一项研究中详细介绍了这种新型电动汽车电源,它似乎更安全、充电速度更快,而且与现有电池一样强大。

盐水对传统锂离子电池来说是致命的,它会腐蚀电池并导致电池短路,进而与内部溶剂发生反应,导致起火。然而,通过使用盐溶液中的金属离子(包括钾、镁、钙和钠)作为电池的液体电解质,UCF 的新设计被证明比锂离子电池更加稳定,同时充电速度也更快。

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水系电池并不是一个新概念,但到目前为止,它们已被证明极不稳定,容易形成微小的腐蚀性金属结构,即树枝状晶体。然而,该团队的新电池依赖于“森林状”3D 锌铜阳极设计,其中包含一层薄薄的氧化锌保护层。这种纳米工程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。

研究负责人、佛罗里达大学副教授杨洋表示,该成果是一种具有革命性意义的电池,“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 卡车在水淹的道路上行驶,这要归功于盐水电池,但这项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,从而推动快速到来的电动汽车转型。

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