Tan vanguardistas como son los vehículos eléctricos, todavía son vulnerables a un talón de Aquiles, la misma fuente que les da poder.
Uno de los tipos comunes de baterías que se utilizan en los vehículos eléctricos, Las baterías de iones de litio, o baterías de iones de litio, son susceptibles de incendiarse o explotar como resultado de un choque u otro impacto importante sobre el vehículo. El impacto da como resultado el cortocircuito interno de los electrodos. El pequeño incendio puede extenderse a través de la batería y a otras partes del automóvil a través de "fugas térmicas".
"Aunque se han realizado importantes esfuerzos para la gestión térmica de las celdas de la batería, Los incendios de baterías y las explosiones en accidentes automovilísticos eléctricos recientes plantean preocupaciones importantes en el público. "dijo Yu Zhu, Doctor., profesor asociado de ciencia de polímeros en la Universidad de Akron (UA). "En la mayoría de los casos, la batería se encendió cuando no se utilizó con un uso normal, como a través de un gran impacto externo, o chocar ".
Zhu y su equipo de estudiantes graduados de la Facultad de Ciencias de Polímeros 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 que espesa por cizallamiento, una sustancia que puede volverse más espesa bajo el impacto. colocado entre el ánodo y el cátodo de la batería que será resistente a los impactos, por lo tanto, no provoca un incendio o una explosión en caso de colisión. Bajo condiciones normales, el nuevo electrolito permanece blando.
La investigación del grupo, dirigido por el Ph.D. de Zhu. estudiante Kewei Liu, fue publicado recientemente en el Diario de fuentes de energía :"Un electrolito resistente al impacto a base de fluido espesante de cizallamiento para baterías de iones de litio seguras".
"En 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 homólogo sólido sigue siendo una tarea desafiante porque ambos electrodos son porosos y necesitan líquido para llenar los poros y hacer contacto. Nuestra idea es que aún puede usar un electrolito similar a un líquido en una situación normal, pero con un líquido que puede mejorar sus propias resistencias mecánicas bajo impacto. Entonces, desarrollamos un electrolito que espesa el cizallamiento ".
Piense en ello como una mezcla de almidón y agua. Puede poner su mano en él y revolver lentamente el almidón y el agua mientras siente muy poca resistencia. Sin embargo, si aumenta su velocidad de agitación, dramáticamente sentirás 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, formar un electrolito que espese el cizallamiento es mucho más difícil que mezclar almidón de maíz y agua, debido a que la composición del electrolito es complicada y consta de diferentes iones, solventes, y varios aditivos.
"En nuestra investigación preliminar, "Zhu dijo, "Demostramos que un relleno de fibra de vidrio modificado de bajo costo puede producir el electrolito espesante por cizallamiento que estamos buscando, que es compatible con las baterías de iones de litio comerciales y muestra una resistencia al impacto mejorada ".
Los videos del grupo de Zhu demuestran que la bala con diferente velocidad impacta el electrolito líquido regular y el electrolito espesante por cizallamiento. El electrolito que espesa el cizallamiento absorbió la energía cinética y ralentizó significativamente el movimiento de la bala.
"En comparación con un electrolito líquido convencional, el electrolito que espesa el cizallamiento no reducirá significativamente el rendimiento de las baterías de iones de litio, "Dijo Zhu." Durante un impacto, el electrolito de espesamiento por cizallamiento se comportará inmediatamente como un sólido y generará una fuerza mayor para resistir el impacto externo debido al efecto de espesamiento por cizallamiento. Esta solución es complementaria al sistema de gestión térmica externo del paquete de baterías, que a menudo se queda corta 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 su uso en vehículos eléctricos. Añadió que los electrolitos que espesan por cizallamiento pueden tener otros usos específicos, como en los dispositivos de almacenamiento de energía a prueba de balas.
