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, tout aussi puissante et qui ne court-circuitera pas pendant les inondations.

Le travail est détaillé dans une nouvelle étude en Nature Communications.

« Pendant l’ouragan Ian, beaucoup de 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 de l’eau salée comme électrolyte, éliminant ainsi les solvants hautement volatils.

La 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 faible stabilité, est également essentielle à la conception de la batterie.

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 U.S. 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 être éteints, l’Association internationale des chefs de pompiers recommandant aux pompiers d’assurer un approvisionnement continu et durable en eau 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. Administration des incendies.

Conception de la batterie

Les conceptions précédentes de batteries aqueuses ont souffert d’une faible production d’énergie, d’une instabilité, de la croissance de structures métalliques nocives appelées dendrites sur l’électrode négative et de la corrosion.

En utilisant de l’eau salée comme électrolyte liquide de la batterie, les chercheurs de l’UCF ont pu utiliser des ions métalliques naturels 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 des dendrites et de corrosion, les chercheurs ont conçu une anode 3D zinc-cuivre semblable à une forêt contenant une fine couche protectrice d’oxyde de zinc sur le dessus.

La nouvelle surface nano-modifiée, qui ressemble à une vue 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 empêchait 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 sont mal utilisées ou inondées d’eau salée », explique Yang. « Notre travail peut aider à améliorer la technologie des véhicules électriques et à continuer de la faire progresser en tant que moyen de transport fiable et sûr. »

La technologie en instance de brevet peut faire l’objet d’une licence par l’intermédiaire du Bureau du transfert de technologie de l’UCF.

La recherche a été financée par la National Science Foundation des États-Unis et le Petroleum Research Fund de l’American Chemical Society.