Un chercheur de l’Université de Floride centrale a mis au point une technologie qui pourrait prévenir les incendies de véhicules électriques, comme ceux causés par les inondations d’eau salée causées par l’ouragan Ian.
La technologie, une batterie aqueuse, remplace les solvants organiques volatils et hautement inflammables présents dans les batteries lithium-ion des véhicules électriques par de l’eau salée pour créer une batterie plus sûre, plus rapide à charger, tout aussi puissante et qui ne court-circuitera pas pendant les inondations.
Les travaux sont détaillés dans une nouvelle étude en Communication Nature.
« Pendant l’ouragan Ian, de nombreuses voitures électriques ont pris feu après avoir été trempées dans les eaux de crue », explique Yang Yang, professeur agrégé au NanoScience Technology Center de l’UCF qui a dirigé la recherche. « C’est parce que l’eau salée corrode la batterie et provoque un court-circuit, qui enflamme les solvants inflammables et d’autres composants. Notre batterie utilise l’eau salée comme électrolyte, éliminant les solvants hautement volatils.
Un autre élément clé de la conception de la batterie est sa nouvelle nano-ingénierie qui permet à la batterie de surmonter les limitations des batteries aqueuses précédentes, telles que les temps de charge lents et la mauvaise stabilité.
La batterie conçue par UCF se charge rapidement, atteignant une charge complète en trois minutes, par rapport aux heures nécessaires aux batteries lithium-ion.
Yang est un expert dans le développement de matériaux pour les dispositifs d’énergie renouvelable tels que les batteries avec une sécurité améliorée.
Incendies de véhicules électriques en eau salée
La question des incendies de véhicules électriques après les inondations d’eau salée a fait surface lors de l’ouragan Sandy en 2012 et de l’ouragan Isaias en 2020.
En conséquence, la US Fire Administration et la National Highway Traffic Safety Administration ont publié des directives spéciales pour répondre aux incendies de véhicules électriques causés par des inondations d’eau salée.
Les incendies nécessitent de grandes quantités d’eau pour s’éteindre, l’Association internationale des chefs de pompiers recommandant aux pompiers de garantir un approvisionnement en eau continu et durable de 3 000 à 8 000 gallons.
Au moins 12 incendies de véhicules électriques ont été signalés dans les comtés de Collier et Lee en Floride après l’ouragan Ian, où de nombreuses voitures ont été submergées au moins partiellement dans l’eau salée, selon les États-Unis. Direction des incendies.
Conception de la batterie
Les conceptions précédentes de batteries aqueuses ont souffert d’une faible production d’énergie, d’instabilité, de la croissance de structures métalliques nocives appelées dendrites sur l’électrode négative et de la corrosion.
En utilisant l’eau salée comme électrolyte liquide de la batterie, les chercheurs de l’UCF ont pu utiliser des ions métalliques naturellement présents dans l’eau salée, tels que le sodium, le potassium, le calcium et le magnésium, pour créer une batterie à double cation qui stocke plus d’énergie. Cette mise en œuvre leur a permis de surmonter la lenteur des conceptions précédentes de batteries aqueuses à cation unique.
Pour résoudre les problèmes d’instabilité, de croissance de dendrites et de corrosion, les chercheurs ont conçu une anode zinc-cuivre 3D semblable à une forêt contenant une fine couche protectrice d’oxyde de zinc sur le dessus.
La nouvelle surface nano-ingénierie, qui ressemble à une vue à vol d’oiseau d’une forêt, permet aux chercheurs de contrôler avec précision les réactions électrochimiques, augmentant ainsi la stabilité de la batterie et sa capacité de charge rapide.
De plus, la couche d’oxyde de zinc a empêché la croissance dendritique du zinc, ce qui a été confirmé par microscopie optique.
« Ces batteries utilisant les nouveaux matériaux développés dans mon laboratoire resteront sûres même si elles ne sont pas utilisées correctement ou sont inondées d’eau salée », déclare Yang. « Notre travail peut aider à améliorer la technologie des véhicules électriques et continuer à la faire progresser en tant que moyen de transport fiable et sûr. »
Licences et remerciements
La technologie en instance de brevet est disponible sous licence auprès du Bureau de transfert de technologie de l’UCF.
La recherche a été financée par la US National Science Foundation et l’American Chemical Society Petroleum Research Fund.
Yang occupe des postes conjoints au Centre de technologie NanoScience de l’UCF et au Département de science et génie des matériaux, qui fait partie du Collège d’ingénierie et d’informatique de l’université. Il est membre du cluster REACT (Renewable Energy and Chemical Transformation) de l’UCF. Il détient également une nomination conjointe secondaire au Département de chimie de l’UCF et au Stephen W. Hawking Center for Microgravity Research and Education. Avant de rejoindre l’UCF en 2015, il a été boursier postdoctoral à l’Université Rice et boursier Alexander von Humboldt à l’Université d’Erlangen-Nuremberg en Allemagne. Il a obtenu son doctorat en science des matériaux à l’Université Tsinghua en Chine.
Titre de l’étude : Alliages tridimensionnels à base de zinc pour batterie aqueuse au zinc sans dendrite dans des électrolytes à double cation
Avec l’aimable autorisation de l’Université de Floride centrale. Par Robert Wells.
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Image présentée avec l’aimable autorisation de Rivian. Voir: Les camions électriques Rivian ont traversé des tonnes d’eau
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