大国院士 第二百三十八章：资本家的心，果然都是黑的

    解决锂枝晶问题的关键，落在了电解液中一份常见的添加剂上。

    这个答桉让人有些意想不到。

    毕竟工业界和电池行业，一直以来都将解决锂枝晶问题的目光放在了人工sei薄膜或者电解液的锂盐上。

    在大部分的专家或研究员看来，这两材料才是关键。

    若非是带着二十年的眼光和经验回来，徐川也不会径直的将目光锁定在电解液上。

    常话说的没错，越是容易被人忽视的地方，越是可能滋生出最致命的东西。

    碳酸乙烯，这种作为几乎所有锂离子电池中都会添加的材料，对于锂电池的提升很大。

    只是，它可能也是造成锂枝晶问题的罪魁祸首。

    ......

    更换了电解液中的添加剂后，徐川对手中的新电池进行了多种测试，也同步制造了数份新电池，使用了不同的添加剂材料，来对之前的判断做一个验证。

    最终的实验和检测结果表明，不同种类的添加剂的确会影响到的新型人工sei薄膜的工作性能。

    其中碳酸乙烯、烷基磷酸酯等材料尤为严重。

    而有机磷化物、有机氟化物添加剂相对较轻，其中性能最好的氟代烷基磷酸酯甚至能让库伦效率达到99.98%。

    这一数据，足够让锂电池的充放电循环次数提升到四位数千次以上。

    这和目前的锂电池五百次的标准充放电次数相比，提升了一倍都不止。

    但与此同时，更换了碳酸乙烯后，锂电池的性能，从电池容量、到充电，放电速度、到电解液的活化性能都有了明显程度的降低。

    其中库伦效率最好的氟代烷基磷酸酯在充放电效率上直接就降低了百分之二十五左右。

    且外界温度越低，充放电效率受到的干扰就越大，而但温度过高时，电解液的不稳定性又会随之增加。

    如果温度过高，电池会出现鼓包、膨胀等现象。

    尽管目前的测试中暂时还没有出现自燃、爆炸等问题，但徐川知道，随着时间和测试次数的增加，如果利用氟代烷基磷酸酯代替碳酸乙烯的话，这些问题都会出现的。

    他可不想自己研发出来的电池，能堪比某星公司。

    随时随时会爆炸自燃的电池，容量再高也没什么用，安全性能根本就过不了关。

    .......

    寻找一种能代替碳酸乙酯的添加剂，成了川海材料研究所目前的重点工作。

    于振和叶赞手中有关人工sei薄膜与电解液研发都暂时停了下来，进入了这一工作中。

    而实验室中，包括那些博士研究生与硕士研究生，有能力单独进行电池实验的，徐川也两两一组安排了实验。

    相对于正式研究员来说，这些人的能力还是欠缺不少的。

    不过能读到博士生这一阶段，基本也不会太差。

    这些人可以作为川海材料研究所的班底进行培养，徐川也不会吝啬自己的资源和金钱。

    而对于这些博士研究生和硕士研究生来说，没有什么比这更让人欣喜了。

    毕竟有实验才有数据，才能有成果，才能毕业，才有资历......

    ......

    “老板，这是这些天各组人员的实验结果。”

    实验室中，樊鹏越将手中的资料递给了徐川，同时简单进行了一些陈述：“按照你的要求，实验室七组人员，对总计一十四种不同的碳酸乙烯替代品进行了实验。”

    “实验结果中，最好的两种材料分别是氟代碳酸乙烯酯和三甲硅烷亚硫酸酯。”

    “这两种材料能在较大程度上和目前的人工sei薄膜相匹配，在替换后计算得出的库伦效率分别是99.645%和99.721%。”

    “但与此对应的，这两种材料替换进去后同样有自己的缺点。”

    “比如氟代碳酸乙烯酯替换后出现了充放电效率降低.......等问题。”

    “这些实验数据量比较少，只能做一个初步的参考，毕竟我们的时间不够做完整的实验和测试的。”

    “此外，一些安全方面的检测也没有做.......”

    实验室中，徐川从樊鹏越手中接过这些天以来的实验数据，一边听着他的简述，一边翻看着手中的资料。

    从十一月初发现碳酸乙烯是导致锂枝晶和析锂问题的主要原因后，川海材料研究所就在不断的对其进行实验。

    尽管时间很短暂，只有二十天左右的时间，但在有目标，人手设备足够的情况下，足够他们实验不少的新材料了。

    当然，这些天的实验和检测都不太完善，也不是很正规。

    材料与材料之间的适配性、电池的安全性能测试等之类的问题都没去考虑的。

    不过相对比这些问题来说，找出一种能够代替碳酸乙烯的添加剂，更重要一些，至于其他的东西，可以在后面来慢慢的完善。

    徐川想要在十二月十号去瑞典领奖前搞定这个问题。

    弄完后，去领个诺贝尔奖，等从欧洲那边回来后，核能β辐射能聚集转换电能项目那边对两种防护材料的测试也差不多完成了。

    这样一来，诺奖后的时间他就可以将主要精力投到核能项目上去了。

    只是从目前的进度来看，这一愿望，大概很难实现了。

    测试的十几种添加剂，目前来看没有一种很合适的，基本都有这样那样的问题。

    如果抛开锂枝晶和析锂问题，碳酸乙烯还真是所有添加剂中性能最优秀的一种。

    “或许可以稀释一下碳酸乙烯的浓度试试？亦或者找一种材料中和一下？”

    翻看着手中的测试报告，徐川脑海中浮现出另一种解决问题的方法。

    碳酸乙烯在未来依旧活跃在未来的锂电池中，肯定是有它的作用的。

    “如果能找到解决碳酸乙烯导致析锂问题的办法，或许碳酸乙烯还有它的另一个作用。”

    忽的，徐川脑海中浮现出了另一个名词。

    “计划报废！”

    所谓的计划报废，指的是工业上的一种策略。

    即产品供应商有意为产品设计有限的使用寿命，令产品在一定时间后报废。

    最早出现在灯泡上。

    1924年圣诞节期间，欧司朗、飞利浦、通用电气等公司在日内瓦聚集，组成一个名为“phoebus”的垄断集团，目的是控制灯泡的寿命，将其控制在1000小时左右（而当时灯泡寿命可达2500小时）

    1942年，米国zheng府将“phoebus”集团告上法庭，控诉对方的行为，最终虽然协议名义上被终止，但这些公司并没有进行任何赔偿。

    更关键的是，这个联盟提出普通灯泡的寿命控制，一直延续了下来，至今，绝大部分灯泡的寿命只有1000小时。

    这就是当时计划报废。

    而后，随着时间的推移，这份约定逐渐扩散应用到其他产品上。

    比如手机电脑中的电池、芯片；打印机中的墨盒；各种电器设备的关键按键等等。

    这东西如今都有计划报废的能力，即使用了一段时间后，会因各种原因而损坏。

    对于这些东西的生产制造商而言，如果一件产品能在用户手中使用很长的时间，那么新产品推出后，购买的人数就会减少。

    所以为了引进新产品，扩大自身的利益，厂商必然会选择消除市场上存在的老产品，因为新产品在一定程度上面临着老产品的竞争。

    而在锂离子电池中，碳酸乙烯的存在一方面可以提高锂电池的性能，另一方面，随着充放电循环次数的增加，负极的析锂情况会愈发严重，这自然会导致电池损坏。

    只需要控制好的碳酸乙烯对锂离子电池的影响，可以说是天然的计划报废了。

    这或许就是碳酸乙烯会带来析锂问题，但依旧在未来的锂电池中存在的原因吧？

    徐川大抵想明白了解决析锂问题该从哪方面入手了。

    如果他刚刚的猜测是对的，那么解决这个问题，无非就是从碳酸乙烯的含量，亦或者用另一种添加剂进行控制罢了。

    ......

    确定心中的猜想后，徐川立刻动手重新进行实验。

    单纯的验证心中的方法，使用的办法很简单，直接降低碳酸乙烯在电解液中的含量就可以了。

    第一次实验，他将电解液中的碳酸乙烯的含量降低了百分之二十，制造了一份新的锂离子电池后，重新进行了检测。

    五分之一的份量，足够保证如果真是碳酸乙烯的含量影响了负极析锂的话，绝对能表现在数据上，而且是以一个较大的弧度。

    而检测结果如他猜想的一样，在将电解液中的碳酸乙烯含量降低了百分之二十后，锂电池负极析锂问题得到了很大的改善，电池的库伦效率从之前的99.91%左右提升到99.95%。

    99.95%的库伦效率，足够保障一枚电池在完成充放电循环五百次后，依旧保持百分之八十以上的容量。

    这已经达到了如今市面上使用的锂离子电池的标准了。

    “资本家的心，果然都是黑的。”

    看着初步检测出来的结果，徐川摇了摇头。

    虽然只是简单的测试，但足够让他肯定问题就在这里了。

    难怪碳酸乙烯是造成锂离子电池中锂枝晶与析锂问题的原因之一，锂电池中依旧在大量使用这种添加剂。

    并不是找不到更适合的材料，而是因为它最合适。

    一定含量下的碳酸乙烯，可以增加锂电池的性能的同时，自动执行计划报废工作，为下一代产品让位，多挣不少的银两。

    就拿手机来说，一块手机电池的寿命大概是一到三年的时间。

    而一块电池，平均售价大概在一百五到三百块之间，除去各方面的成本，至少可以带来五十到一百五十块的纯利润。

    如果有十亿人使用手机，那就是五百亿到一千五百亿的纯利润。

    而事实上，全球各国对于电池的消耗，远大于对应的人数，毕竟一个人可以同时拥有手机、电脑、电动汽车、等各种需要使用电池的电器。

    难怪在未来锂枝晶问题被解决后，碳酸乙烯这种材料依旧被广泛应用在手机电池中。

    这份庞大的利润，谁来了都动心。

    当然，碳酸乙烯本身性能也足够优秀，相对比其他的添加剂来说，它更契合这种新型人工sei薄膜，能带来的性能提升更大。

    越是优秀的电池，买账的人也就越多，哪怕它更昂贵一些。

    而这样一种‘几乎完美’的添加剂，没有哪家电池厂商会不爱。

    不过对于消费者来说，这就是一件很坑爹的事情了。

    毕竟消费支出增加是实打实的，可原本这些都是可以避免的。

    ......

    确定了降低碳酸乙烯含量能够提升电池的库伦效率后，徐川开始安排实验室的其他研究人员开始对手中电池按照锂电池的标准测试来进行更详细的测试。

    电池的测试，是一个相当繁琐且较为漫长的过程。

    从过充电，过放电，外部短路，强制放电等电学测试，到挤压，针刺，冲击，振动，跌落等机械测试.....需要花费大量的时间。

    其他的不说，光是充放电测试，就要做最少五百次。

    iec规定锂电池标准循环寿命测试为：电池以0.2c放至3.0v/支后，1c恒流恒压充电到4.2v，截止电流20ma，搁置1小时后，再以0.2c放电至3.0v(一个循环)反复循环500次后容量应在初容量的60%以上。

    也就是说，即便是二十小时昼夜不停的进行充放电试验，最少也要二十天到一个月的时间。

    不过相对比锂电池能带来的庞大利益，这些完全不算什么。

    至于他自己，则有另外的安排。

    他需要寻找一种可以降低碳酸乙烯形成析锂作用的材料。

    从之前的实验结果来看，碳酸乙烯的含量与负极的析锂有直接关系。实验表明，在电解质中添加的碳酸乙烯越多，负极生出的析锂速度就会越快。

    降低碳酸乙烯的含量的确能削弱析锂的生成速度，但也会在一定程度上造成电池的综合性能下降。

    这是徐川不愿意看到的。

    所以寻找一种另外的添加剂，对其进行控制，也同样是很重要的事情。

    这份工作，徐川没有交给川海材料研究所。

    或许川海材料研究所可以一点一点的将需要的添加剂实验出来，但需要的时间可能长达几个月或者一两年，对于徐川来说，这太慢了。

    他准备利用自己的数学能力，来完成这一项添加剂的计算！

    有一段时间都没有钻研数学了，也不知道自己的数学能力退步没有。

    .......

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