第107章:固態设想:电解质新方向
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林风盯著显微图像里的沉积痕跡,手指在桌边轻轻敲了一下。
陈小满站在测试仪前没动,屏幕上的电压曲线依然平稳,但刚才那个八毫秒的畸变像根细刺扎在脑子里。
“我们一直在改电解液。”周雨晴忽然开口,“可不管怎么调,它还是液体。”
所有人都转头看她。
“液体天生有流动性。”她走到白板前,拿起笔画了个简单的电池结构,“只要存在流动,就不可能完全避免局部浓度差异。充放电次数多了,某些点位离子堆积,电流就会集中走那边。”
“你是说,问题出在形態上?”张铁柱问。
“不是问题,是限制。”周雨晴把笔尖点在负极位置,“我们现在的思路是让液体更稳定,但再稳定也是液態。如果能把电解质做成固態呢?没有流动,就没有浓度差,自然也不会出现电流密度过高的点。”
实验室安静了几秒。
“固態电解质。”李梦瑶低声重复了一遍,“理论上確实能解决均匀性问题。”
“难点在哪?”林风直接问。
“导电率。”周雨晴写下三个字,“现在已知的固態材料,鋰离子迁移速度普遍不如液体。我们这套系统要求高倍率充放电,普通固態根本扛不住。”
“还有界面接触。”李梦瑶接话,“液態能自动贴合电极表面,固態是硬碰硬。稍微有点不平,接触面积就打折,內阻立刻上升。”
“高温烧结能改善接触。”张铁柱说,“我以前修高压设备时见过陶瓷基片,用高温压合,几乎能贴死。”
“温度太高会伤材料。”周雨晴摇头,“我们的正极是复合有机物,超过一百二十度就开始分解。”
“那就低温成型。”林风说,“有没有能在常温下固化的材料?”
“有。”周雨晴点头,“比如硫化物体系,有些配方室温就能工作,离子电导率接近液態水平。”
“风险是什么?”
“遇水不稳定。”她写下一个反应式,“空气中水分足够让它分解出硫化氢。不仅腐蚀设备,还可能影响人体。”
“封闭环境操作就行。”林风看向通风柜,“先试小样。”
“还有一个问题。”李梦瑶翻开资料,“硫化物原料成本高,提纯难度大。我们现在用的废料回收渠道,拿不到合格的初级矿源。”
“不用硫化物。”林风说,“换別的体系。”
眾人一愣。
“你有方向?”周雨晴问。
“氧化物。”林风走到原料架前,取出一瓶白色粉末,“氧化鋯、氧化鑭这些,废品站常见。高温电器拆解下来的陶瓷部件里就有。”
“但氧化物通常需要一千度以上才能激活。”陈小满皱眉,“我们没法做到那种温度。”
“我可以控制结构。”林风把手放在瓶身上。他的能力能直接重组分子排列,跳过高温烧结过程。
“如果你能做出纳米级的超薄层呢?”周雨晴突然想到,“厚度降到微米以下,离子迁移距离缩短,即使本身电导率不高,整体表现也能提升。”
“而且越薄越容易贴合。”李梦瑶补充,“配合柔性基底,可以適应电极的微小形变。”
“试一下。”林风已经戴上手套,“先做氧化鑭掺杂的鋯酸盐薄膜。”
张铁柱搬来溅射设备,清洗腔体。陈小满检查真空泵压力。周雨晴列出配比方案,李梦瑶开始称量试剂。
林风將原料倒入坩堝,启动加热程序。温度升到四百度时,他双手覆上炉体,体內异能缓缓渗入材料內部。分子开始重新排列,形成有序晶体结构。
“降温。”他说。
半小时后,一片半透明的薄膜被取出。厚度三点二微米,表面光滑无裂纹。
“送检测。”
陈小满接入电化学工作站。第一轮测试显示,室温下鋰离子电导率达到每厘米一乘十的负四次方西门子,虽然不如液体,但处於可用区间。
“加压测试。”林风说。
他们用微型探针施加局部压力,模擬电极膨胀。薄膜未断裂,电导数值波动小於百分之五。
“接触性不错。”周雨晴记录数据,“至少在这个尺度下,机械稳定性达標。”
“做电池模块。”林风说,“正负极用现有材料,中间夹这层薄膜。”
组装耗时两小时。新的三明治结构电池完成。
接入测试台,开始首次充放电。
电流逐步提升。
五百毫安时,正常。
一安时,电压稳定。
两安时,未见异常。
“继续。”
三安时,曲线依旧平直。
“能做到多少?”张铁柱盯著读数。
“设计上限是五安时。”周雨晴看著参数表,“按这个趋势,应该没问题。”
电流调至四安时。
持续十分钟,无衰减。
“接近极限了。”陈小满提醒,“要不要停?”
“再加一点。”林风说,“试峰值。”
电流升到五点二安时。
突然,监测器发出短促提示音。
“温度上升!”李梦瑶看向红外成像图,“连接点局部达到七十六度!”
“断电!”
林风立刻切断电源。
打开外壳检查,发现正极引脚附近有轻微碳化痕跡。
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