大國(guó)院士 第二百三十八章資本家的心,果然都是黑的

解決鋰枝晶問(wèn)題的關(guān)鍵，落在了電解液中一份常見(jiàn)的添加劑上。

這個(gè)答桉讓人有些意想不到。

畢竟工業(yè)界和電池行業(yè)，一直以來(lái)都將解決鋰枝晶問(wèn)題的目光放在了人工sei薄膜或者電解液的鋰鹽上。

在大部分的專(zhuān)家或研究員看來(lái)，這兩材料才是關(guān)鍵。

若非是帶著二十年的眼光和經(jīng)驗(yàn)回來(lái)，徐川也不會(huì)徑直的將目光鎖定在電解液上。

常話(huà)說(shuō)的沒(méi)錯(cuò)，越是容易被人忽視的地方，越是可能滋生出最致命的東西。

碳酸乙烯，這種作為幾乎所有鋰離子電池中都會(huì)添加的材料，對(duì)于鋰電池的提升很大。

只是，它可能也是造成鋰枝晶問(wèn)題的罪魁禍?zhǔn)住?p/> 更換了電解液中的添加劑后，徐川對(duì)手中的新電池進(jìn)行了多種測(cè)試，也同步制造了數(shù)份新電池，使用了不同的添加劑材料，來(lái)對(duì)之前的判斷做一個(gè)驗(yàn)證。

最終的實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)結(jié)果表明，不同種類(lèi)的添加劑的確會(huì)影響到的新型人工sei薄膜的工作性能。

其中碳酸乙烯、烷基磷酸酯等材料尤為嚴(yán)重。

而有機(jī)磷化物、有機(jī)氟化物添加劑相對(duì)較輕，其中性能最好的氟代烷基磷酸酯甚至能讓庫(kù)倫效率達(dá)到99.98。

這一數(shù)據(jù)，足夠讓鋰電池的充放電循環(huán)次數(shù)提升到四位數(shù)千次以上。

這和目前的鋰電池五百次的標(biāo)準(zhǔn)充放電次數(shù)相比，提升了一倍都不止。

但與此同時(shí)，更換了碳酸乙烯后，鋰電池的性能，從電池容量、到充電，放電速度、到電解液的活化性能都有了明顯程度的降低。

其中庫(kù)倫效率最好的氟代烷基磷酸酯在充放電效率上直接就降低了百分之二十五左右。

且外界溫度越低，充放電效率受到的干擾就越大，而但溫度過(guò)高時(shí)，電解液的不穩(wěn)定性又會(huì)隨之增加。

如果溫度過(guò)高，電池會(huì)出現(xiàn)鼓包、膨脹等現(xiàn)象。

盡管目前的測(cè)試中暫時(shí)還沒(méi)有出現(xiàn)自燃、爆炸等問(wèn)題，但徐川知道，隨著時(shí)間和測(cè)試次數(shù)的增加，如果利用氟代烷基磷酸酯代替碳酸乙烯的話(huà)，這些問(wèn)題都會(huì)出現(xiàn)的。

他可不想自己研發(fā)出來(lái)的電池，能堪比某星公司。

隨時(shí)隨時(shí)會(huì)爆炸自燃的電池，容量再高也沒(méi)什么用，安全性能根本就過(guò)不了關(guān)。

尋找一種能代替碳酸乙酯的添加劑，成了川海材料研究所目前的重點(diǎn)工作。

于振和葉贊手中有關(guān)人工sei薄膜與電解液研發(fā)都暫時(shí)停了下來(lái)，進(jìn)入了這一工作中。

而實(shí)驗(yàn)室中，包括那些博士研究生與碩士研究生，有能力單獨(dú)進(jìn)行電池實(shí)驗(yàn)的，徐川也兩兩一組安排了實(shí)驗(yàn)。

相對(duì)于正式研究員來(lái)說(shuō)，這些人的能力還是欠缺不少的。

不過(guò)能讀到博士生這一階段，基本也不會(huì)太差。

這些人可以作為川海材料研究所的班底進(jìn)行培養(yǎng)，徐川也不會(huì)吝嗇自己的資源和金錢(qián)。

而對(duì)于這些博士研究生和碩士研究生來(lái)說(shuō)，沒(méi)有什么比這更讓人欣喜了。

畢竟有實(shí)驗(yàn)才有數(shù)據(jù)，才能有成果，才能畢業(yè)，才有資歷

“老板，這是這些天各組人員的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。”

實(shí)驗(yàn)室中，樊鵬越將手中的資料遞給了徐川，同時(shí)簡(jiǎn)單進(jìn)行了一些陳述：“按照你的要求，實(shí)驗(yàn)室七組人員，對(duì)總計(jì)一十四種不同的碳酸乙烯替代品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。”

“實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，最好的兩種材料分別是氟代碳酸乙烯酯和三甲硅烷亞硫酸酯。”

“這兩種材料能在較大程度上和目前的人工sei薄膜相匹配，在替換后計(jì)算得出的庫(kù)倫效率分別是99.645和99.721。”

“但與此對(duì)應(yīng)的，這兩種材料替換進(jìn)去后同樣有自己的缺點(diǎn)。”

“比如氟代碳酸乙烯酯替換后出現(xiàn)了充放電效率降低.等問(wèn)題。”

“這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)量比較少，只能做一個(gè)初步的參考，畢竟我們的時(shí)間不夠做完整的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試的。”

“此外，一些安全方面的檢測(cè)也沒(méi)有做.”

實(shí)驗(yàn)室中，徐川從樊鵬越手中接過(guò)這些天以來(lái)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一邊聽(tīng)著他的簡(jiǎn)述，一邊翻看著手中的資料。

從十一月初發(fā)現(xiàn)碳酸乙烯是導(dǎo)致鋰枝晶和析鋰問(wèn)題的主要原因后，川海材料研究所就在不斷的對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

盡管時(shí)間很短暫，只有二十天左右的時(shí)間，但在有目標(biāo)，人手設(shè)備足夠的情況下，足夠他們實(shí)驗(yàn)不少的新材料了。

當(dāng)然，這些天的實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)都不太完善，也不是很正規(guī)。

材料與材料之間的適配性、電池的安全性能測(cè)試等之類(lèi)的問(wèn)題都沒(méi)去考慮的。

不過(guò)相對(duì)比這些問(wèn)題來(lái)說(shuō)，找出一種能夠代替碳酸乙烯的添加劑，更重要一些，至于其他的東西，可以在后面來(lái)慢慢的完善。

徐川想要在十二月十號(hào)去瑞典領(lǐng)獎(jiǎng)前搞定這個(gè)問(wèn)題。

弄完后，去領(lǐng)個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)，等從歐洲那邊回來(lái)后，核能β輻射能聚集轉(zhuǎn)換電能項(xiàng)目那邊對(duì)兩種防護(hù)材料的測(cè)試也差不多完成了。

這樣一來(lái)，諾獎(jiǎng)后的時(shí)間他就可以將主要精力投到核能項(xiàng)目上去了。

只是從目前的進(jìn)度來(lái)看，這一愿望，大概很難實(shí)現(xiàn)了。

測(cè)試的十幾種添加劑，目前來(lái)看沒(méi)有一種很合適的，基本都有這樣那樣的問(wèn)題。

如果拋開(kāi)鋰枝晶和析鋰問(wèn)題，碳酸乙烯還真是所有添加劑中性能最優(yōu)秀的一種。

“或許可以稀釋一下碳酸乙烯的濃度試試？亦或者找一種材料中和一下？”

翻看著手中的測(cè)試報(bào)告，徐川腦海中浮現(xiàn)出另一種解決問(wèn)題的方法。

碳酸乙烯在未來(lái)依舊活躍在未來(lái)的鋰電池中，肯定是有它的作用的。

“如果能找到解決碳酸乙烯導(dǎo)致析鋰問(wèn)題的辦法，或許碳酸乙烯還有它的另一個(gè)作用。”

忽的，徐川腦海中浮現(xiàn)出了另一個(gè)名詞。

“計(jì)劃報(bào)廢！”

所謂的計(jì)劃報(bào)廢，指的是工業(yè)上的一種策略。

即產(chǎn)品供應(yīng)商有意為產(chǎn)品設(shè)計(jì)有限的使用壽命，令產(chǎn)品在一定時(shí)間后報(bào)廢。

最早出現(xiàn)在燈泡上。

1924年圣誕節(jié)期間，歐司朗、飛利浦、通用電氣等公司在日內(nèi)瓦聚集，組成一個(gè)名為“phoebus”的壟斷集團(tuán)，目的是控制燈泡的壽命，將其控制在1000小時(shí)左右（而當(dāng)時(shí)燈泡壽命可達(dá)2500小時(shí)）

1942年，米國(guó)zheng府將“phoebus”集團(tuán)告上法庭，控訴對(duì)方的行為，最終雖然協(xié)議名義上被終止，但這些公司并沒(méi)有進(jìn)行任何賠償。

更關(guān)鍵的是，這個(gè)聯(lián)盟提出普通燈泡的壽命控制，一直延續(xù)了下來(lái)，至今，絕大部分燈泡的壽命只有1000小時(shí)。

這就是當(dāng)時(shí)計(jì)劃報(bào)廢。

而后，隨著時(shí)間的推移，這份約定逐漸擴(kuò)散應(yīng)用到其他產(chǎn)品上。

比如手機(jī)電腦中的電池、芯片；打印機(jī)中的墨盒；各種電器設(shè)備的關(guān)鍵按鍵等等。

這東西如今都有計(jì)劃報(bào)廢的能力，即使用了一段時(shí)間后，會(huì)因各種原因而損壞。

對(duì)于這些東西的生產(chǎn)制造商而言，如果一件產(chǎn)品能在用戶(hù)手中使用很長(zhǎng)的時(shí)間，那么新產(chǎn)品推出后，購(gòu)買(mǎi)的人數(shù)就會(huì)減少。

所以為了引進(jìn)新產(chǎn)品，擴(kuò)大自身的利益，廠(chǎng)商必然會(huì)選擇消除市場(chǎng)上存在的老產(chǎn)品，因?yàn)樾庐a(chǎn)品在一定程度上面臨著老產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)。

而在鋰離子電池中，碳酸乙烯的存在一方面可以提高鋰電池的性能，另一方面，隨著充放電循環(huán)次數(shù)的增加，負(fù)極的析鋰情況會(huì)愈發(fā)嚴(yán)重，這自然會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞。

只需要控制好的碳酸乙烯對(duì)鋰離子電池的影響，可以說(shuō)是天然的計(jì)劃報(bào)廢了。

這或許就是碳酸乙烯會(huì)帶來(lái)析鋰問(wèn)題，但依舊在未來(lái)的鋰電池中存在的原因吧？

徐川大抵想明白了解決析鋰問(wèn)題該從哪方面入手了。

如果他剛剛的猜測(cè)是對(duì)的，那么解決這個(gè)問(wèn)題，無(wú)非就是從碳酸乙烯的含量，亦或者用另一種添加劑進(jìn)行控制罷了。

確定心中的猜想后，徐川立刻動(dòng)手重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

單純的驗(yàn)證心中的方法，使用的辦法很簡(jiǎn)單，直接降低碳酸乙烯在電解液中的含量就可以了。

第一次實(shí)驗(yàn)，他將電解液中的碳酸乙烯的含量降低了百分之二十，制造了一份新的鋰離子電池后，重新進(jìn)行了檢測(cè)。

五分之一的份量，足夠保證如果真是碳酸乙烯的含量影響了負(fù)極析鋰的話(huà)，絕對(duì)能表現(xiàn)在數(shù)據(jù)上，而且是以一個(gè)較大的弧度。

而檢測(cè)結(jié)果如他猜想的一樣，在將電解液中的碳酸乙烯含量降低了百分之二十后，鋰電池負(fù)極析鋰問(wèn)題得到了很大的改善，電池的庫(kù)倫效率從之前的99.91左右提升到99.95。

99.95的庫(kù)倫效率，足夠保障一枚電池在完成充放電循環(huán)五百次后，依舊保持百分之八十以上的容量。

這已經(jīng)達(dá)到了如今市面上使用的鋰離子電池的標(biāo)準(zhǔn)了。

“資本家的心，果然都是黑的。”

看著初步檢測(cè)出來(lái)的結(jié)果，徐川搖了搖頭。

雖然只是簡(jiǎn)單的測(cè)試，但足夠讓他肯定問(wèn)題就在這里了。

難怪碳酸乙烯是造成鋰離子電池中鋰枝晶與析鋰問(wèn)題的原因之一，鋰電池中依舊在大量使用這種添加劑。

并不是找不到更適合的材料，而是因?yàn)樗詈线m。

一定含量下的碳酸乙烯，可以增加鋰電池的性能的同時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行計(jì)劃報(bào)廢工作，為下一代產(chǎn)品讓位，多掙不少的銀兩。

就拿手機(jī)來(lái)說(shuō)，一塊手機(jī)電池的壽命大概是一到三年的時(shí)間。

而一塊電池，平均售價(jià)大概在一百五到三百塊之間，除去各方面的成本，至少可以帶來(lái)五十到一百五十塊的純利潤(rùn)。

如果有十億人使用手機(jī)，那就是五百億到一千五百億的純利潤(rùn)。

而事實(shí)上，全球各國(guó)對(duì)于電池的消耗，遠(yuǎn)大于對(duì)應(yīng)的人數(shù)，畢竟一個(gè)人可以同時(shí)擁有手機(jī)、電腦、電動(dòng)汽車(chē)、等各種需要使用電池的電器。

難怪在未來(lái)鋰枝晶問(wèn)題被解決后，碳酸乙烯這種材料依舊被廣泛應(yīng)用在手機(jī)電池中。

這份龐大的利潤(rùn)，誰(shuí)來(lái)了都動(dòng)心。

當(dāng)然，碳酸乙烯本身性能也足夠優(yōu)秀，相對(duì)比其他的添加劑來(lái)說(shuō)，它更契合這種新型人工sei薄膜，能帶來(lái)的性能提升更大。

越是優(yōu)秀的電池，買(mǎi)賬的人也就越多，哪怕它更昂貴一些。

而這樣一種‘幾乎完美’的添加劑，沒(méi)有哪家電池廠(chǎng)商會(huì)不愛(ài)。

不過(guò)對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，這就是一件很坑爹的事情了。

畢竟消費(fèi)支出增加是實(shí)打?qū)嵉模稍具@些都是可以避免的。

確定了降低碳酸乙烯含量能夠提升電池的庫(kù)倫效率后，徐川開(kāi)始安排實(shí)驗(yàn)室的其他研究人員開(kāi)始對(duì)手中電池按照鋰電池的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試來(lái)進(jìn)行更詳細(xì)的測(cè)試。

電池的測(cè)試，是一個(gè)相當(dāng)繁瑣且較為漫長(zhǎng)的過(guò)程。

從過(guò)充電，過(guò)放電，外部短路，強(qiáng)制放電等電學(xué)測(cè)試，到擠壓，針刺，沖擊，振動(dòng)，跌落等機(jī)械測(cè)試.....需要花費(fèi)大量的時(shí)間。

其他的不說(shuō)，光是充放電測(cè)試，就要做最少五百次。

iec規(guī)定鋰電池標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)壽命測(cè)試為：電池以0.2c放至3.0v/支后，1c恒流恒壓充電到4.2v，截止電流20ma，擱置1小時(shí)后，再以0.2c放電至3.0v(一個(gè)循環(huán))反復(fù)循環(huán)500次后容量應(yīng)在初容量的60以上。

也就是說(shuō)，即便是二十小時(shí)晝夜不停的進(jìn)行充放電試驗(yàn)，最少也要二十天到一個(gè)月的時(shí)間。

不過(guò)相對(duì)比鋰電池能帶來(lái)的龐大利益，這些完全不算什么。

至于他自己，則有另外的安排。

他需要尋找一種可以降低碳酸乙烯形成析鋰作用的材料。

從之前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，碳酸乙烯的含量與負(fù)極的析鋰有直接關(guān)系。實(shí)驗(yàn)表明，在電解質(zhì)中添加的碳酸乙烯越多，負(fù)極生出的析鋰速度就會(huì)越快。

降低碳酸乙烯的含量的確能削弱析鋰的生成速度，但也會(huì)在一定程度上造成電池的綜合性能下降。

這是徐川不愿意看到的。

所以尋找一種另外的添加劑，對(duì)其進(jìn)行控制，也同樣是很重要的事情。

這份工作，徐川沒(méi)有交給川海材料研究所。

或許川海材料研究所可以一點(diǎn)一點(diǎn)的將需要的添加劑實(shí)驗(yàn)出來(lái)，但需要的時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月或者一兩年，對(duì)于徐川來(lái)說(shuō)，這太慢了。

他準(zhǔn)備利用自己的數(shù)學(xué)能力，來(lái)完成這一項(xiàng)添加劑的計(jì)算！

有一段時(shí)間都沒(méi)有鉆研數(shù)學(xué)了，也不知道自己的數(shù)學(xué)能力退步?jīng)]有。