恆温恆湿实验室里,陈峰站在白板前。
手里的记號笔帽被他用牙咬开,然后他就在白板上画起来。
先是画了一个圆圈,代表一颗鋰金属的微观颗粒,然后在圆圈表面画了一些细小的、歪歪扭扭的树枝状突起,
像冬天窗户上结的冰花,但比那要细得多,也密得多。
“这就是鋰枝晶。”陈峰用笔尖点了点那些突起,“鋰在沉积的时候,不会老老实实平铺开来。
它总是挑软柿子捏,哪儿有缺陷、哪儿表面不平整、哪儿离子浓度稍微高一点,它就往哪儿钻。
钻著钻著,就长成这种树枝一样的东西。
这些枝晶越长越尖,越长越硬,最后就像一根根针,能把电解质隔膜给刺穿。
隔膜一破,正负极就短路了。
轻的呢,电池容量哗哗往下掉,用不了多久就废了。
重的呢,直接热失控,冒烟起火,该烧的烧,该炸的炸。”
围著他的技术团队一共七个人。
加上陈峰自己,八个人,把这个不算大的实验室挤得满满当当。
陈峰前些天通过猎头又挖了三个人进来,都是电池材料方向干了好些年的,履歷拿出来挺好看,在上一家公司也都算骨干。
但此刻他们站在白板前面,表情都差不多——眉头拧著,嘴角抿著,眼神里既有好奇,也有一种“我倒要看看你这次怎么说”的审慎。
一个戴眼镜的技术员姓刘,大家都叫他刘工,是团队里资歷最老的,之前在另一家电池厂干了快十年。
他往前迈了半步,推了推鼻樑上的眼镜:“陈总,鋰枝晶这个问题,行业里研究了快十年了。
界面接触吧,还能靠材料改性来改善,说白了就是换配方、换比例、掺点这个加点那个,只要试的次数够多,总能找到相对好使的组合。
但枝晶生长不一样,这是动力学问题,跟材料本身的属性掛鉤,动一发牵全身。
国际上几个顶尖的实验室都在啃这块硬骨头,什么mit、斯坦福、日本的几个国立研究所,都发了不少文章,但说实话,有用的成果没见几个。
想在半个月之內攻克……陈总,我不是泼冷水,但难度太大了。”
旁边一个年轻一些的技术员姓王,来了没几天,话不多,但开口就挺直:
“按照现在这个行业的技术进展,没有个四五年,根本看不到突破的可能。
陈总,我们不是不相信您,但您得理解,鋰枝晶比界面接触复杂了不知道多少倍。
就算您天赋再高,也不可能在短期內解决一个困扰全行业十年的难题。
咱们能不能先把目標放低一点,比如说,先做到抑制一部分枝晶生长,把循环寿命从五百次提到八百次?这个方向可能更现实一些。”
其他人虽然没有开口,但看他们点头的频率和幅度,明显是站在刘工和王工这一边的。
实验室里安静了两三秒,空气有点闷,空调的风口呼呼吹著冷气,但没人觉得凉快。
陈峰没有反驳。
他等大家把话都说完了,把手里的记號笔帽重新扣上,然后拿起板擦,把刚才画的那幅示意图擦了个乾净。
白板上留下一层浅浅的灰色印记,他就在那层灰印子上重新画起来。
这次画得比刚才细得多。
他先画了一条横线,代表电解质和电极之间的界面。
然后在横线上方画了一些不规则的起伏,標了个箭头,写上“鋰金属”。
横线下方画了一些小圆圈和虚线,代表电解质內部的离子迁移路径。
他在横线中间標了几个点,在旁边写了一串公式——
不是特別复杂的公式,就是一些关於离子浓度梯度、扩散係数和电场强度的基本关係式,但组合在一起,看起来就有那么点意思了。
他又在那几个点旁边写了几个化学符號,画了几个带箭头的圈,表示离子传输的方向和通量密度。
整个过程中,实验室里没人说话。
只有记號笔在白板上摩擦的声音,沙沙的,挺有节奏感。
画完了,陈峰把笔帽重新咬开,在白板最下面写了一行大字:
“均匀离子传输通道——抑制枝晶生长核心思路。”
他转过身,面对著团队,手里的笔在指间转了一圈:
“鋰枝晶的生长速度,跟界面处的离子浓度梯度直接相关,这个道理你们都懂。
浓度梯度越大,局部离子浓度越高,鋰就越容易在那个位置优先沉积,沉积得越多,枝晶长得越快。
这是个正反馈,但反过来想,如果我们能在界面处构建一个均匀的离子传输通道,
把离子通量给抹平了,让每个位置的离子浓度都差不多,那鋰就没有『优先』沉积的土壤了。
没有局部浓度过高,就没有枝晶的起点,从源头上给它掐了。”
几个技术员凑近白板,脑袋几乎要贴到板面上去了。
刘工最先反应过来,他伸出一根手指,沿著陈峰画的那条横线慢慢划过去,嘴里念念有词,像是在自己推导什么。
过了一会儿他停下来,扭头看了看旁边的王工:
“他这个思路……理论上能说得通,均匀化离子通量,確实可以从源头上抑制枝晶成核。
但这个均匀化怎么实现?靠材料本身的性质改性是很难的,得在界面上做文章。”
王工没接话,皱著眉头掏出手机,对著白板拍了张照片,然后低著头放大照片仔细看那些公式和符號。
另一个技术员姓赵,是个刚招进来的年轻人,硕士毕业没几年,思维比较活络,
他凑到陈峰旁边,指著白板上一个標了“界面改性层”的方框问:
“陈总,您的意思是,在电解质和鋰金属之间加一层东西?用这层东西来重新分布离子流?”
“对。”陈峰点头,“不是单纯加一层隔膜,而是加一层具有特定离子导通功能的改性材料。
这层材料要有两个特点:第一,离子导电率要高,不能阻碍鋰离子通过;
第二,它的微观结构要能起到『均流』的作用,把原本不均匀的离子流给打散、重新分配,让穿过这层材料之后的离子流变成均匀的。
就像河道里加了一排分流板,把急流给稳下来。”