Tão vanguardistas quanto os veículos elétricos são, eles ainda são vulneráveis a um calcanhar de Aquiles - a própria fonte que lhes dá poder.
Um dos tipos comuns de baterias usadas em veículos elétricos, As baterias de íon de lítio - ou baterias de íon de lítio - são suscetíveis a pegar fogo ou explodir como resultado de uma colisão ou outro grande impacto exercido sobre o veículo. O impacto resulta no curto-circuito interno dos eletrodos. O pequeno incêndio pode se espalhar por toda a bateria e outras partes do carro por meio de "fuga térmica".
"Embora esforços significativos tenham sido aplicados ao gerenciamento térmico das células da bateria, incêndios de baterias e explosões em acidentes recentes de carros elétricos representam uma preocupação significativa para o público, "disse Yu Zhu, Ph.D., professor associado de ciência de polímeros na Universidade de Akron (UA). "Na maioria dos casos, a bateria acendeu quando não foi operada sob uso normal, como por meio de um grande impacto externo, ou travar. "
Zhu e sua equipe de alunos de pós-graduação na Faculdade de Ciência de Polímeros e Engenharia de Polímeros da UA estão trabalhando para melhorar a segurança das baterias de íon-lítio criando um eletrólito de espessamento por cisalhamento - uma substância que pode se tornar mais espessa sob impacto, definido entre o ânodo e o cátodo da bateria que será resistente ao impacto, portanto, não causando incêndio ou explosão em qualquer colisão. Em condições normais, o novo eletrólito permanece macio.
A pesquisa do grupo, liderado pelo Ph.D. de Zhu. estudante Kewei Liu, foi publicado recentemente no Journal of Power Sources :"Um eletrólito resistente ao impacto à base de fluido de espessamento de cisalhamento para baterias seguras de íon-lítio."
"Em baterias de íon-lítio para uso em veículos elétricos, o cátodo e o ânodo são separados por uma membrana muito macia e um eletrólito líquido, "disse Zhu." Simplesmente substituir um eletrólito líquido por seu equivalente sólido ainda é uma tarefa desafiadora porque ambos os eletrodos são porosos e precisam de líquido para preencher os poros e fazer contato. Nossa ideia é que você ainda pode usar um eletrólito líquido em uma situação normal, mas com um líquido que pode melhorar suas próprias resistências mecânicas sob impacto. Então, desenvolvemos um eletrólito de espessamento por cisalhamento. "
Pense nisso como uma mistura de amido e água. Você pode colocar a mão nele e mexer lentamente o amido e a água, sentindo muito pouca resistência. Contudo, se você aumentar sua taxa de agitação, você sentirá dramaticamente muito mais resistência. Na verdade, uma bola de boliche pode ricochetear na superfície de uma mistura de amido de milho e água, que se comporta como um sólido durante o impacto.
Um líquido com tais propriedades é chamado de dilatante, um tipo de fluido não newtoniano. Se um eletrólito também for um dilatante, isso evitará que a bateria entre em curto-circuito sob impacto externo. Contudo, formar um eletrólito de cisalhamento é muito mais difícil do que misturar amido de milho e água, porque a composição do eletrólito é complicada, consistindo em íons diferentes, solventes, e vários aditivos.
"Em nossa pesquisa preliminar, "Zhu disse, "demonstramos que um enchimento de fibra de vidro de baixo custo modificado pode produzir o eletrólito de espessamento por cisalhamento que estamos procurando, que é compatível com baterias comerciais de íon-lítio e apresenta maior resistência ao impacto. "
Vídeos do grupo de Zhu demonstram a bala com diferentes velocidades impactando o eletrólito líquido regular e o eletrólito de espessamento por cisalhamento. O eletrólito de espessamento por cisalhamento absorveu a energia cinética e diminuiu significativamente a velocidade do projétil em movimento.
"Comparado a um eletrólito líquido convencional, o eletrólito de espessamento por cisalhamento não reduzirá significativamente o desempenho das baterias de íon-lítio, "Zhu disse." Durante um impacto, o eletrólito de espessamento por cisalhamento se comportará imediatamente como um sólido e gerará uma força maior para resistir ao impacto externo devido ao efeito de espessamento por cisalhamento. Esta solução é complementar ao sistema de gerenciamento térmico externo da bateria, que muitas vezes fica aquém em resposta ao impacto abrupto "
Zhu disse que a pesquisa para melhorar as baterias de íon-lítio é relativamente nova, especialmente para uso em veículos elétricos. Ele acrescentou que eletrólitos de espessamento por cisalhamento podem ter outros usos de nicho, como em dispositivos de armazenamento de energia à prova de balas.
