第240章 有多重大?
肖雅话一出口,实验室里瞬间安静了。
男博士挤出一句:“肖老师,您说谁?”
“漆昊教授,就坐在外面的那位,方案框架是他写的,而那种新型的有机无机复合固态电解质组分设计也是出自他手。”
“他不是搞数学的吗?”
“所以方案里那些约束方程、界面反应自由能、晶格参数,全是他算的?一个学数学的,能把我们材料化学的东西写到这个精度?”
肖雅看了说话的人一眼:“你说对了。”
有人突然说:“他这几天一直站在外面看我们做,我还以为他就是来走个过场,看看新鲜,没想到人家是真懂。”
“懂?这方案里他连浆料黏度都算了,还知道温度对黏度的影响,我都考虑不了这么细,我现在怀疑他比我们更了解这个实验室。”
“他该不会是在脑子里把整个实验流程都模拟了一遍吧?
“之前他昏迷那事,网络上传他可能是过度用脑,这结论我现在信了。”
“这怎么模拟?人的大脑真的可以做到这个地步吗?”
“你的大脑和漆教授的又不一样,你怎么知道他做不到!”
肖雅看他们越说越玄,拍了拍手掌:“别聊了,样品好是好事,但数据没测完,高兴太早没用。”
安排好他们继续做实验后,肖雅从实验室里面出来了。
“漆教授,你方案中提到的含Ag\/Li?.??La?Zr?.?Ta?.?O??的有机无机复合固态电解质已经制备成功了!”
“这次不知道什么情况,大家做实验的积极性都很高,完成实验的速度比我想象中快了不少!”
咳咳,速度快大概率是因为那枚劳动红旗勋章的缘故。
他没想到这次开挂,效果会如此好!
这还不到半个月的时间,就把第一步的关键问题给解决了!
劳动红旗勋章效果比想象中强,看来可以多用用。
漆昊邪恶地想着。
有那么一瞬间,他感觉自己颇具资本家的潜力。
肖雅接着说:“……如果接下来实验一切顺利,那么我们将在固态电池界面稳定性领域,实现一次关键性的突破。”
就在这个冬天,波音787梦想客机因为锂离子电池热失控问题连续发生多起冒烟和起火事故,美国联邦航空管理局和欧洲航空安全局相继宣布暂时停飞787。全球航空业震动,波音公司焦头烂额,那几块装在机身电子舱里的锂电池,把锂电池安全问题直接推上了各大媒体头条,也让普通人感到了不安。
“飞机上都能起火,这电池还能用吗?”
“电动车上更危险,密闭空间,一烧起来跑都跑不掉。”
“所以电动车就是骗局,电池不解决,谁买谁傻。”
“别光说电动车,手机电池还鼓包呢,锂电池用了二十年,安全就从来没真正解决过。”
“听说波音用的还是日本汤浅的电池,照样出事,所以什么三元锂,磷酸铁锂,都有风险。”
这股恐慌情绪从航空业蔓延到消费电子和新能源汽车领域,国内几家做动力电池的企业紧急发公告,强调自家电池经过严苛测试,安全可靠,但市场不买账。
华强北的电池批发商们发现,最近连山寨手机电池都开始滞销了,一些做电动自行车的厂家干脆把采用更安全的磷酸铁锂贴成广告,挂在门店显眼的位置,试图吸引客户。
学术界也在躁动。
2013年春节刚过,几份期刊不约而同地发了锂电池安全相关的综述,美国阿贡实验室、日本产业技术综合研究所、德国卡尔斯鲁厄理工学院的团队都在讨论电池问题。
结论几乎一致:液态电解质是安全事故的根源,全固态是终极方向,但难度极高,短期内无法产业化。
但即便是如此,日本丰田也在悄悄布局固态电池研发,韩国LG化学内部启动了硫化物路线预研,美国MIT的蒋业明课题组和斯坦福的崔屹课题组都在做纳米界面优化,试图改善固固接触问题。
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而国内,也受到了不小的影响。
陈泉院士在最近一次公开报告里说:“全固态电池是下一代电池技术的重要方向,但我们不能只跟着国外跑,尤其在界面科学和电解质材料体系上,要有原创工作。”
报道出来后,众科研团队犯难了。
全固态电池方向在国内几乎没有公认的学术带头人,也没有一条被验证可行的技术路线可以跟随。
硫化物电解质对水和氧气非常敏感,实验操作需要在惰性气体手套箱中完成,很多实验室连像样的手套箱都排不上队,氧化物电解质虽然化学稳定性较好,但烧结温度高,晶界电阻大,做成片后与正负极的固固接触差,聚合物电解质嘛,室温电导率太低,离开加热就几乎无法工作。
更难的苦逼的是,学生做了几年固态电池,可能连一篇高影响因子论文都发不出来,只能随波逐流,大家一起水论文,这样一来,愿意沉下去的人更少了。
车企的反应更加直接。
现在国内新能源汽车市场刚刚起量,全年销量不过一万辆,车企关心的还是如何把磷酸铁锂和三元锂电池装车,如何拿到补贴,如何把续航从150公里做到200公里。
比亚迪主推磷酸铁锂电池,想要升级电池,但又没那个科研能力,北汽新能源、江淮等企业更多依赖电池供应商,都没有内部研发团队。
上汽虽然在前瞻技术上相对积极,但投入也仅停留在和高校、研究所的小范围交流和预研层面,动力电池企业中,刚刚独立的宁德时代正集中精力想要拿下宝马的供应商项目,力神、国轩、中航锂电等也在扩产和降本,全固态电池更多被看作值得关注,但不必现在投入的长期方向。
漆昊现在做的事情,可以说正踩在这个时代敏感的节点上。
液态电池安全问题被波音787事件放大,全球都在找更安全的路线,全固态电池的呼声越来越高,但真正能拿出可用方案的人,屈指可数。
如果接下来,肖雅团队按照他的方案,拿到了理想的实验数据,那就意味着华国在电池核心材料上多了一条自己的路!
可以说,漆昊这次的方案拿到成果后,整个电池行业都将受益。
手机电池,新能源电池等问题都将随着新技术的突破而解决,有些之前只敢想,不敢做的事情,也有了实现的可能。
接下来一段时间,漆昊只能天天往肖雅这里跑了。
当然,肖雅没让漆昊进实验室,漆昊还是和之前一样,在实验室外面的临时办公位上开着劳动红旗勋章的挂,然后干自己的事。
他最近发现,他越工作,劳动红旗勋章产生的正面效果就会越强,如果他在不工作时使用劳动红旗勋章,那么实验室的人还是会出现各种小状况。
例如,原本调试稳定的硫化物固态电解质涂布机忽然出现微米级厚度偏差,负责浆料制备的组员配比时莫名看错小数点,将硫化锂与五硫化二磷的混合比例微调失误,导致整罐前驱体浆料黏度不达标,只能作废重配。
这些差错都不算致命,但却非常耗费科研进度。
这一点,敏锐的肖雅也觉察到了,她发现漆昊在场时,整个团队的专注度和操作精度都在往上走。
她把这种变化归结为权威效应,漆昊不骂人,不催人,连话都很少说,可他就是坐在那儿,就能让一屋子人都觉得自己该把手里的事做好。
简直是个神奇的存在。
十天后,复合电解质片完成批量制备,肖雅带着组员组装了第一批对称电池,锂金属做电极,Ag\/LLZTO复合电解质片夹在中间,电池壳在手套箱里拧紧,电压线和测试柜接上。
阻抗谱一开,第一张Nyquist图跳出来,拟合出的离子电导率比传统有机无机复合电解质高出将近一个数量级。
肖雅盯着那条曲线看。
漆昊的方案里写得清楚,界面重构是在循环过程中发生的,AgNO?前驱体在第一次充放电时才真正和界面上的Li?S、LiF发生置换反应,生成塑性的Ag?S和AgF,所以初始阻抗低不算什么,得看循环之后能不能稳住。
“开始循环。”肖雅说。
恒流充放电启动,电流密度先用0.5 mA·cm?2,前二十圈,极化电压略有上升,然后开始稳定,到了第五十圈,极化不升反降,像界面被什么东西逐渐抹平了,第八十圈,电压平台平滑得几乎和初始状态一样。
“这趋势和以前不一样呢。”有个研究员难以置信地说。
以前的对称电池,循环到五十圈左右,界面就开始劣化,过电位一路飙升,最后要么短路,要么极化大到没法看,现在倒好,越循环越顺。
“等一百圈以后再说,如果一百圈后还能保持这个趋势,才算真稳。”
结果一百圈之后,曲线依然平稳,一百五十圈,两百圈,三百圈。
这让所有人兴奋不已。
之后的低温测试更是一场硬仗。
环境箱降温到零下三十度。
电池按照漆昊的要求,在箱内静置两个小时后才开始测,第一组数据出来时,实验室里安静得能听见每个人的呼吸,在零下三十度下,对称电池依然能稳定循环。
过电位虽然升高了,不过还是远低于传统液态电池在这个温度下的表现,但关键的是,界面阻抗在低温下没有出现断崖式上升,说明离子传输通道没有因为低温而关闭。
肖雅没说话,她走到外间,把打印出来的数据递给漆昊,漆昊接过来,一页一页看过去,用笔在几个数据点上画了圈。
“Ag?S和AgF的比例还在变化,前五十圈偏AgF多,后面Ag?S开始占主导,塑性变形能力在增强,再往后,界面会进入稳态,到时候可以做高电流密度测试。”
肖雅点头:“我正想问你这个,你觉得对称电池能扛多大电流?”
“先试5毫安,如果界面重构完成,5毫安不算过分,后面可以慢慢加到15。”
肖雅笑了:“你胆子比我们大,所里之前有人做液态体系,5毫安都怕析锂。”
漆昊说:“全固态体系不一样,界面是塑性的,锂离子通道是连续的,只要不产生贯穿性枝晶,电流密度可以往上提。”
肖雅同意了,随后一段时间里,他们开始做高电流密度循环测试,每提一档,组员们的心都提到嗓子眼,但电池始终没崩,15毫安下,对称电池循环了五百小时,极化电压依旧稳定,零下三十度条件下,循环超过三百小时,数据还在往上走!
组上的博后看到屏幕上惊人的数据,愣住了,忍不住问:“我没记错的话,日本团队前段时间做实验,零下二十度已经是他们低温测试极限,零下三十度,固-固界面阻抗暴涨,极化电压直接飙升,几十次循环就失效了,根本达不到我们这个数据。”
“所以肖老师,我们的实验,是成功了吗?”
肖雅快速分析:“传统固态电解质界硬度高脆性大,充放电循环时容易发生脆性断裂,会带来锂离子传输受阻、锂枝晶生长、界面副反应加剧等问题,造成电池在大电流、低温条件下循环寿命快速衰减。”
“漆教授的技术通过原位置换反应,把固态电解质界中脆性的Li?S\/LiF转化为具备塑性的 Ag?S\/AgF组分,抑制了锂枝晶生成,减轻界面副反应,从界面根源缓解固态电池失效问题。”
“所以零下三十度条件下,改进后的电池循环都超过了三百小时,可以说,已经超越了现在液态可充锂在零下三十度条件下的表现!”
“没错……我们的实验成功了!”
……
京城郊外,一处灰扑扑的办公楼里,老人正在处理工作。
值班秘书轻手轻脚推开办公室门,把一份急件放到老人案头。
“领导,专员上报,经过肖雅团队验证,漆昊教授在全固态电池技术上取得了重大的突破。”
老人手中的笔停了下来,抬头看向她:“有多重大?”
“据报告显示,已经超越了现在液态可充锂在零下三十度条件下的表现!”
“什么?!”
老人平时喜怒不形于色的脸上难得出现了错愕的神情。
他一把拿过急件,快速翻阅了起来,随后,他的嘴角慢慢舒展开,露出了笑意。
“好,很好。”
“没想到漆教授会拿出了如此惊人的成果。”
“小刘,立刻通知智囊团的人,半小时后到一号会议室。”
此时,躺床上睡觉的漆昊,还不知道自己的影响力已经蔓延出了学术圈。