A pesar de lo innovadores que son los vehículos eléctricos, siguen siendo vulnerables a un talón de Aquiles, la fuente que les da poder.
Uno de los tipos comunes de baterías utilizadas en vehículos eléctricos, las baterías de iones de litio, o baterías de iones de litio, es susceptible de incendiarse o explotar como resultado de un choque u otro impacto importante ejercido sobre el vehículo.el impacto produce el cortocircuito interno de los electrodos. El pequeño incendio puede extenderse a través de la batería y a otras partes del automóvil a través del "escape térmico".
"Aunque se han realizado esfuerzos significativos para el manejo térmico de las celdas de la batería, los incendios y explosiones de la batería en los accidentes automovilísticos recientes plantean preocupaciones importantes en público", dijo Yu Zhu, Ph.D., profesor asociado de ciencia de polímeros en TheUniversidad de Akron UA. "En la mayoría de los casos, la batería se encendió cuando no se utilizó bajo un uso normal, como por un gran impacto externo o un choque".
Zhu y su equipo de estudiantes de posgrado en la Facultad de Ciencias Poliméricas e Ingeniería de Polímeros de la UA están trabajando para mejorar la seguridad de las baterías de iones de litio mediante la creación de un electrolito espesante al corte, una sustancia que puede volverse más espesa bajo impacto, colocada entreánodo y cátodo de la batería que serán resistentes a los impactos, por lo que no provocarán un incendio o una explosión en caso de colisión. En condiciones normales, el nuevo electrolito permanece blando.
La investigación del grupo, dirigida por el estudiante de doctorado de Zhu Kewei Liu, se publicó recientemente en el Diario de fuentes de energía : "Un electrolito resistente al impacto basado en fluidos de cizallamiento para baterías de iones de litio seguras"
"En las baterías de iones de litio para uso en vehículos eléctricos, el cátodo y el ánodo están separados por una membrana muy suave y un electrolito líquido", dijo Zhu. "Simplemente reemplazar un electrolito líquido con su contraparte sólida sigue siendo una tarea difícil porqueambos electrodos son porosos y necesitan líquido para llenar los poros y hacer contacto. Nuestra idea es que aún puede usar un electrolito líquido en una situación normal, pero con un líquido que puede mejorar sus propias fuerzas mecánicas bajo impacto. Entonces, desarrollamosun electrolito espesante al corte "
Piense en ello como una mezcla de almidón y agua. Puede meter la mano en él y remover lentamente el almidón y el agua mientras siente muy poca resistencia. Sin embargo, si aumenta su velocidad de agitación, sentirá dramáticamente mucha más resistencia.de hecho, una bola de boliche puede rebotar en la superficie de una mezcla de maicena y agua, que se comporta como un sólido durante el impacto.
Un líquido con tales propiedades se llama dilatante, un tipo de fluido no newtoniano. Si un electrolito también es un dilatante, evitará que la batería se cortocircuite bajo un impacto externo. Sin embargo, la formación de un electrolito que espesa el cizallamiento esmucho más difícil que mezclar almidón de maíz y agua, porque la composición del electrolito es complicada y consiste en diferentes iones, solventes y varios aditivos.
"En nuestra investigación preliminar", dijo Zhu, "demostramos que un relleno de fibra de vidrio modificado y de bajo costo puede producir el electrolito espesante al corte que estamos buscando, que es compatible con las baterías comerciales de iones de litio y muestra un impacto mejoradoresistencia."
Los videos del grupo de Zhu demuestran que la bala con diferente velocidad impacta el electrolito líquido regular y el electrolito espesante al corte. El electrolito espesante al corte absorbió la energía cinética y redujo significativamente la velocidad de la bala en movimiento.
"En comparación con un electrolito líquido convencional, el electrolito espesante al cizallamiento no reducirá significativamente el rendimiento de las baterías de iones de litio", dijo Zhu. "Durante un impacto, el electrolito espesante al cizallamiento se comportará inmediatamente como un sólido y generará másfuerza para resistir el impacto externo debido al efecto de cizallamiento. Esta solución es complementaria al sistema externo de gestión térmica del paquete de baterías, que a menudo se queda corto en respuesta al impacto abrupto "
Zhu dijo que la investigación sobre la mejora de las baterías de iones de litio es relativamente nueva, especialmente para el uso en vehículos eléctricos. Agregó que los electrolitos que espesan el corte pueden tener otros usos específicos, como en dispositivos de almacenamiento de energía a prueba de balas.
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Materiales proporcionados por Universidad de Akron . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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