第938章 出乎意料的好!

  整個實驗室在極短的時間內被調動起來,每個人都知道自己該做什麼。周教授帶著兩個博士生守在燒結爐旁邊,每隔幾分鐘就俯身看一眼溫度曲線的跳動,手裡的記錄本已經寫滿了密密麻麻的數字。

  鄭教授坐在測試台前,把剛裝好的第一批扣式電池逐個夾上測試通道,屏幕上的電壓曲線開始逐條刷新。他頭也不回地朝身後喊了一聲,讓林博士把拉曼光譜的雷射校準再跑一遍,這批電池跑完首輪循環立刻上機測界面。

  林博士扶了扶眼鏡,手指在鍵盤上飛快地敲著,回了一句已經在跑了。馮博士從冷凍電鏡室那邊過來,手裡拿著樣品,說等鄭教授這邊跑完首輪她就取截面拍微結構。

  

  幾個碩士生抱著剛從手套箱裡取出的樣品穿梭在各個測試台之間,動作利索,沒有人說話,所有人都集中注意力。

  這種頂尖實驗室還是很嚴肅的,尤其是這種重點實驗。

  第一批錳基固態電池的首次充放電數據在下午三點左右出來了。鄭教授把曲線列印出來遞給陳院士的時候,表情有些微妙。

  新電池的初始容量比傳統富鋰錳基方案低了大約八個百分點,而且首次庫侖效率也不算理想。

  趙教授說的新配方,就這個水平?

  鄭教授雖然心中腹誹,但也不敢說出口。

  陳院士接過列印紙看了好一會兒,手指在容量衰減曲線的起始段上輕輕划過,沒有說話。

  「雖然初始容量偏低,但衰減拐點比之前所有一批樣品都平緩,感覺我們找對路了!」

  趙陽站在他旁邊,他的眼神之中閃過一絲興奮。

  他可不在意這個容量少百分之八,這都不重要,重要的還是衰減情況!這才是固態電池的命脈!

  趙陽指向曲線後半段那一截平滑的走勢,笑著看著陳院士說到。

  「首輪充放電時部分錳顆粒沒有得到充分活化,但你看這個衰減斜率,沒有斷崖,沒有翹尾,衰減曲線在首次循環之後幾乎走平了。鋰骨架確實穩住了。」

  陳院士盯著曲線看了好一陣,嘴角終於露出一絲笑意。

  「的確!目前看,骨架穩住了。剩下的是優化問題,趙教授,這應該是我們最接近成功的一次了!」

  陳院士微微有些振奮。

  做固態電池這麼多年,陳院士真的是第一次感覺,成功離自己這麼近!

  趙陽讓鄭教授把那批電池繼續跑循環,同時讓小新把首次充放電的各項數據全部導入模型做參數校準。他自己在實驗室里待了一整天,中間只在食堂匆匆扒了幾口飯。


  到了深夜,第一批扣式電池已經跑完了幾十次充放電循環,容量衰減依然很有限。鄭教授把幾十次的循環數據導出來,交到趙陽和陳院士手上。

  「幾十次了,衰減趨勢相當平穩,沒有突然掉電的跡象。骨架方案真的站住了。」

  「再往下跑,看看到底能撐多久。後半段才是真正的考驗。」

  趙陽把數據看完,抬起頭對陳院士說。

  「界面還有優化的空間。現在的接觸方式還是簡單的機械貼合,如果能降低界面阻抗,再做一層化學鍵合的過渡層,循環壽命還能往上提。」

  陳院士把老花鏡摘下來擱在桌上,有些疑惑的看著趙陽問道。

  「固液轉換那段最磨人。電池充放電時界面反覆拉扯,普通機械貼合早晚要鬆脫。你說的化學鍵合過渡層具體是什麼思路?」

  趙陽從桌上拿起記號筆在白板上畫了一組簡圖,在電極和電解質之間畫了薄薄一層區域,標上鋰磷氧非晶材料。

  「用摻雜了特定比例的鋰磷氧非晶材料作為緩衝層,在電極表面形成一層均勻的人工SEI膜。這層膜跟鋰骨架之間是化學鍵合,不再是簡單的物理接觸。電極體積膨脹收縮時它能跟著自適應調節,不脫開。更重要的是鋰離子穿過這層膜比穿過物理間隙快了不止一個數量級。」

  陳院士盯著白板上的簡圖看了很久,手指在那層非晶緩衝層的標註上指了指。

  「把這個膜的成分控制在什麼範圍內不容易在循環中出現副反應?還有這層膜的沉積工藝能不能跟現有的干法成膜產線兼容?」

  「成分控制我回去跑一輪模擬,初步估計摻雜濃度要控制在一個比較窄的窗口內。沉積工藝可以用磁控濺射,產線兼容性需要周教授評估。」

  趙陽緩緩說到。

  回到別墅之後趙陽沒有休息。他把白天跑出來的全部測試數據導入超越量子計算機,讓小新開始跑界面化學鍵合過渡層的模擬。

  他自己同步做驗證,把摻雜比例、退火溫度、膜層厚度三個變量交叉組合,逐組比對不同方案下循環衰減曲線的差異。白板上很快畫滿了不同參數組合的對比圖。

  小新在後台同步跑著幾組不同摻雜濃度下的分子動力學模擬,投影在量子計算機的屏幕上,過渡層的原子排布在不同摻雜比例下呈現出截然不同的結構穩定性。趙陽把注意力集中在鋰磷氧比例和退火溫度這兩個變量上,一邊調參數一邊逐幀觀察界面結合能的收斂趨勢。

  最終他把摻雜濃度鎖定在了一個區間內,退火溫度也確定下來,讓這套優化方案既能在實驗室里穩定重複,又能跟現有產線的壓合和燒結流程兼容。

  第二天返回實驗室的時候趙陽把優化方案交給陳院士。過渡層的引入讓製備工藝多了一道工序,那就是先在電極表面先沉積一層非晶緩衝膜,再做電解質層的貼合。

  這道工序在實驗室級別並不難實現,鄭教授用磁控濺射設備做了幾組電極表面處理,下午就把新一批扣式電池裝好了。

  充放電測試重新開始。鄭教授全程盯著屏幕,每跑完幾十次循環就列印一組數據。

  趙陽和陳院士每隔一陣就來測試台前看一次衰減曲線。幾十次的時候衰減很低,陳院士說再看看;破百的時候衰減依然很低,鄭教授開始興奮起來,指著屏幕說這條曲線幾乎看不出衰減!

  數據跑完兩百次循環,鄭教授把報告放在趙陽和陳院士面前。

  (還有更新耶)


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