大國院士 第二百三十八章：資本家的心，果然都是黑的
解決鋰枝晶問題的關鍵，落在了電解液中一份常見的添加劑上。
這個答桉讓人有些意想不到。
畢竟工業界和電池行業，一直以來都將解決鋰枝晶問題的目光放在了人工sei薄膜或者電解液的鋰鹽上。
在大部分的專家或研究員看來，這兩材料才是關鍵。
若非是帶著二十年的眼光和經驗回來，徐川也不會徑直的將目光鎖定在電解液上。
常話說的沒錯，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添加的材料，對於鋰電池的提升很大。
只是，它可能也是造成鋰枝晶問題的罪魁禍首。
......
更換了電解液中的添加劑後，徐川對手中的新電池進行了多種測試，也同步製造了數份新電池，使用了不同的添加劑材料，來對之前的判斷做一個驗證。
最終的實驗和檢測結果表明，不同種類的添加劑的確會影響到的新型人工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重。
而有機磷化物、有機氟化物添加劑相對較輕，其中性能最好的氟代烷基磷酸酯甚至能讓庫倫效率達到99.98%。
這一數據，足夠讓鋰電池的充放電循環次數提升到四位數千次以上。
這和目前的鋰電池五百次的標準充放電次數相比，提升了一倍都不止。
但與此同時，更換了碳酸乙烯後，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，而但溫度過高時，電解液的不穩定性又會隨之增加。
如果溫度過高，電池會出現鼓包、膨脹等現象。
儘管目前的測試中暫時還沒有出現自燃、爆炸等問題，但徐川知道，隨著時間和測試次數的增加，如果利用氟代烷基磷酸酯代替碳酸乙烯的話，這些問題都會出現的。
他可不想自己研發出來的電池，能堪比某星公司。
隨時隨時會爆炸自燃的電池，容量再高也沒什麼用，安全性能根本就過不了關。
.......
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工作。
于振和葉贊手中有關人工sei薄膜與電解液研發都暫時停了下來，進入了這一工作中。
而實驗室中，包括那些博士研究生與碩士研究生，有能力單獨進行電池實驗的，徐川也兩兩一組安排了實驗。
相對於正式研究員來說，這些人的能力還是欠缺不少的。
不過能讀到博士生這一階段，基本也不會太差。
這些人可以作為川海材料研究所的班底進行培養，徐川也不會吝嗇自己的資源和金錢。
而對於這些博士研究生和碩士研究生來說，沒有什麼比這更讓人欣喜了。
畢竟有實驗才有數據，才能有成果，才能畢業，才有資歷......
......
「老闆，這是這些天各組人員的實驗結果。」
實驗室中，樊鵬越將手中的資料遞給了徐川，同時簡單進行了一些陳述：「按照你的要求，實驗室七組人員，對總計一十四種不同的碳酸乙烯替代品進行了實驗。」
「實驗結果中，最好的兩種材料分別是氟代碳酸乙烯酯和三甲矽烷亞硫酸酯。」
「這兩種材料能在較大程度上和目前的人工sei薄膜相匹配，在替換後計算得出的庫倫效率分別是99.645%和99.721%。」
「但與此對應的，這兩種材料替換進去後同樣有自己的缺點。」
「比如氟代碳酸乙烯酯替換後出現了充放電效率降低.......等問題。」
「這些實驗數據量比較少，只能做一個初步的參考，畢竟我們的時間不夠做完整的實驗和測試的。」
「此外，一些安全方面的檢測也沒有做.......」
實驗室中，徐川從樊鵬越手中接過這些天以來的實驗數據，一邊聽著他的簡述，一邊翻看著手中的資料。
從十一月初發現碳酸乙烯是導致鋰枝晶和析鋰問題的主要原因後，川海材料研究所就在不斷的對其進行實驗。
儘管時間很短暫，只有二十天左右的時間，但在有目標，人手設備足夠的情況下，足夠他們實驗不少的新材料了。
當然，這些天的實驗和檢測都不太完善，也不是很正規。
材料與材料之間的適配性、電池的安全性能測試等之類的問題都沒去考慮的。
不過相對比這些問題來說，找出一種能夠代替碳酸乙烯的添加劑，更重要一些，至於其他的東西，可以在後面來慢慢的完善。
徐川想要在十二月十號去瑞典領獎前搞定這個問題。
弄完後，去領個諾貝爾獎，等從歐洲那邊回來後，核能β輻射能聚集轉換電能項目那邊對兩種防護材料的測試也差不多完成了。
這樣一來，諾獎後的時間他就可以將主要精力投到核能項目上去了。
只是從目前的進度來看，這一願望，大概很難實現了。
測試的十幾種添加劑，目前來看沒有一種很合適的，基本都有這樣那樣的問題。
如果拋開鋰枝晶和析鋰問題，碳酸乙烯還真是所有添加劑中性能最優秀的一種。
「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？」
翻看著手中的測試報告，徐川腦海中浮現出另一種解決問題的方法。
碳酸乙烯在未來依舊活躍在未來的鋰電池中，肯定是有它的作用的。
「如果能找到解決碳酸乙烯導致析鋰問題的辦法，或許碳酸乙烯還有它的另一個作用。」
忽的，徐川腦海中浮現出了另一個名詞。
「計劃報廢！」
所謂的計劃報廢，指的是工業上的一種策略。
即產品供應商有意為產品設計有限的使用壽命，令產品在一定時間後報廢。
最早出現在燈泡上。
1924年聖誕節期間，歐司朗、飛利浦、通用電氣等公司在日內瓦聚集，組成一個名為「phoebus」的壟斷集團，目的是控制燈泡的壽命，將其控制在1000小時左右（而當時燈泡壽命可達2500小時）
1942年，米國zheng府將「phoebus」集團告上法庭，控訴對方的行為，最終雖然協議名義上被終止，但這些公司並沒有進行任何賠償。
更關鍵的是，這個聯盟提出普通燈泡的壽命控制，一直延續了下來，至今，絕大部分燈泡的壽命只有1000小時。
這就是當時計劃報廢。
而後，隨著時間的推移，這份約定逐漸擴散應用到其他產品上。
比如手機電腦中的電池、晶片；印表機中的墨盒；各種電器設備的關鍵按鍵等等。
這東西如今都有計劃報廢的能力，即使用了一段時間後，會因各種原因而損壞。
對於這些東西的生產製造商而言，如果一件產品能在用戶手中使用很長的時間，那麼新產品推出後，購買的人數就會減少。
所以為了引進新產品，擴大自身的利益，廠商必然會選擇消除市場上存在的老產品，因為新產品在一定程度上面臨著老產品的競爭。
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，隨著充放電循環次數的增加，負極的析鋰情況會愈發嚴重，這自然會導致電池損壞。
只需要控制好的碳酸乙烯對鋰離子電池的影響，可以說是天然的計劃報廢了。
這或許就是碳酸乙烯會帶來析鋰問題，但依舊在未來的鋰電池中存在的原因吧？
徐川大抵想明白了解決析鋰問題該從哪方面入手了。
如果他剛剛的猜測是對的，那麼解決這個問題，無非就是從碳酸乙烯的含量，亦或者用另一種添加劑進行控制罷了。
......
確定心中的猜想後，徐川立刻動手重新進行實驗。
單純的驗證心中的方法，使用的辦法很簡單，直接降低碳酸乙烯在電解液中的含量就可以了。
第一次實驗，他將電解液中的碳酸乙烯的含量降低了百分之二十，製造了一份新的鋰離子電池後，重新進行了檢測。
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極析鋰的話，絕對能表現在數據上，而且是以一個較大的弧度。
而檢測結果如他猜想的一樣，在將電解液中的碳酸乙烯含量降低了百分之二十後，鋰電池負極析鋰問題得到了很大的改善，電池的庫倫效率從之前的99.91%左右提升到99.95%。
99.95%的庫倫效率，足夠保障一枚電池在完成充放電循環五百次後，依舊保持百分之八十以上的容量。
這已經達到了如今市面上使用的鋰離子電池的標準了。
「資本家的心，果然都是黑的。」
看著初步檢測出來的結果，徐川搖了搖頭。
雖然只是簡單的測試，但足夠讓他肯定問題就在這裡了。
難怪碳酸乙烯是造成鋰離子電池中鋰枝晶與析鋰問題的原因之一，鋰電池中依舊在大量使用這種添加劑。
並不是找不到更適合的材料，而是因為它最合適。
一定含量下的碳酸乙烯，可以增加鋰電池的性能的同時，自動執行計劃報廢工作，為下一代產品讓位，多掙不少的銀兩。
就拿手機來說，一塊手機電池的壽命大概是一到三年的時間。
而一塊電池，平均售價大概在一百五到三百塊之間，除去各方面的成本，至少可以帶來五十到一百五十塊的純利潤。
如果有十億人使用手機，那就是五百億到一千五百億的純利潤。
而事實上，全球各國對於電池的消耗，遠大於對應的人數，畢竟一個人可以同時擁有手機、電腦、電動汽車、等各種需要使用電池的電器。
難怪在未來鋰枝晶問題被解決後，碳酸乙烯這種材料依舊被廣泛應用在手機電池中。
這份龐大的利潤，誰來了都動心。
當然，碳酸乙烯本身性能也足夠優秀，相對比其他的添加劑來說，它更契合這種新型人工sei薄膜，能帶來的性能提升更大。
越是優秀的電池，買賬的人也就越多，哪怕它更昂貴一些。
而這樣一種『幾乎完美』的添加劑，沒有哪家電池廠商會不愛。
不過對於消費者來說，這就是一件很坑爹的事情了。
畢竟消費支出增加是實打實的，可原本這些都是可以避免的。
......
確定了降低碳酸乙烯含量能夠提升電池的庫倫效率後，徐川開始安排實驗室的其他研究人員開始對手中電池按照鋰電池的標準測試來進行更詳細的測試。
電池的測試，是一個相當繁瑣且較為漫長的過程。
從過充電，過放電，外部短路，強制放電等電學測試，到擠壓，針刺，衝擊，振動，跌落等機械測試.....需要花費大量的時間。
其他的不說，光是充放電測試，就要做最少五百次。
iec規定鋰電池標準循環壽命測試為：電池以0.2c放至3.0v/支後，1c恆流恆壓充電到4.2v，截止電流20ma，擱置1小時後，再以0.2c放電至3.0v(一個循環)反覆循環500次後容量應在初容量的60%以上。
也就是說，即便是二十小時晝夜不停的進行充放電試驗，最少也要二十天到一個月的時間。
不過相對比鋰電池能帶來的龐大利益，這些完全不算什麼。
至於他自己，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。
從之前的實驗結果來看，碳酸乙烯的含量與負極的析鋰有直接關係。實驗表明，在電解質中添加的碳酸乙烯越多，負極生出的析鋰速度就會越快。
降低碳酸乙烯的含量的確能削弱析鋰的生成速度，但也會在一定程度上造成電池的綜合性能下降。
這是徐川不願意看到的。
所以尋找一種另外的添加劑，對其進行控制，也同樣是很重要的事情。
這份工作，徐川沒有交給川海材料研究所。
或許川海材料研究所可以一點一點的將需要的添加劑實驗出來，但需要的時間可能長達幾個月或者一兩年，對於徐川來說，這太慢了。
他準備利用自己的數學能力，來完成這一項添加劑的計算！
有一段時間都沒有鑽研數學了，也不知道自己的數學能力退步沒有。
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