美国海军正在设计更安全的电池,因为没人希望海上发生火灾

美国海军正在设计更安全的电池,因为没人希望海上发生火灾

我们的智能手机和其他电子产品都由锂离子电池供电,但三星等公司都深知,这些充电器在不正确的条件下可能会燃烧。锂离子电池的危险性也引起了另一个团体的担忧,这个团体有强烈的动机来防止火灾: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种新的电池技术,他们说这种技术既安全又可充电,可以用于电动汽车、自行车或轮船。

“我们不断听到太多锂离子电池冒烟、起火、爆炸的灾难性新闻报道,”黛布拉·罗利森 (Debra Rolison) 说道,她是 NRL 先进电化学材料部门负责人,也是《科学》杂志上有关电池组件技术的新研究的资深作者。她说这是国防部关注的一个话题。“有些军事平台因锂离子电池起火而遭受严重损坏。”

2008 年发生的事件就是一个典型例子。同样来自 NRL 并参与这项研究的 Jeffrey Long 指出,一艘用于运送海豹突击队员的实验性微型潜艇发生的事故是海军对锂离子电池感到紧张的原因。“当时发生了一场灾难性的锂电池火灾,”他说。“幸运的是,火灾发生时船上没有人,但造成了重大损失。”

今年,海军实际上已禁止在舰船和潜艇等地方使用电子烟,因为它们采用的是同一种电池。

锂离子电池存在问题,因为电池内部含有有机液体,如果电池或设备过热,这些液体易燃。标准碱性电池(如手电筒中的 AAA 电池)的电解液更安全,是水基电解液,不易燃。这些碱性电池通常使用锌作为电极材料。

整个不着火的现象非常吸引人。此外,海军喜欢锌这种易于采购的常见材料。国防部欣赏“如果不是在美国开采,而是在与美国友好的国家开采的材料”,罗利森补充道。“而且锌无处不在。”

但有一个问题:锌在碱性电池中的常见形式并不利于充电。它很容易形成枝晶——微小的、有问题的尖峰。海军研究实验室的科学家将锌重新组合成另一种形式,这使得碱性电池可以充电,而不会有枝晶形成的风险。

罗利森将这种海绵状混合物比作沙拉酱:它含有油和水,以及锌粉(沙拉酱中不应加入锌粉)。他们将其乳化并进行热处理。“最终,我们得到了可以握在手中的东西,”她说,“它是独立的,可以作为阳极放入电池中。”

美国海军研究实验室正在与一家名为 EnZinc 的公司合作,将带有锌阳极的可充电电池装入电动自行车等车辆中。

朗表示,这项电池技术可用于“船上供电”,或帮助海军陆战队获得更安全的电池。“他们不想在交火中处理电池事故,”他补充道。

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