第238章 解决锂枝晶难题的关键
能解决锂电池中的锂枝晶问题,证明这条思路和理论是完全没有问题的。
但是于振研究员制造出来的人工sei薄膜却没有达到理想中的效果,这引起了徐川的好奇和深思。
在他的推测中,这种问题不应该出现。
锂枝晶问题本就是析锂问题的一部分,如果锂枝晶问题能被解决的话,那么析锂问题也应该能得到解决,或者至少能得到一部分的解决。
然而手上的检测结果却告诉他,析锂问题并没有得到解决,甚至更加对严重了。
这让徐川有些百思不得其解。
盯着手中的检测结果,徐川认真的翻阅的起来。
从数组对照实验来看,应用了这种新型人工sei薄膜的锂离子电池,对照原本的锂离子电池,负极析锂的效率更高。
如果原先的锂离子的库伦效率在99.94%~99.96%区间的话,那应用了新型人工sei薄膜的锂电池,库伦效率降低到了99.91%~99.2%左右。
别看只有零点零三、四左右占比,但实际上,它对于充电循环次数的影响极大。
“有意思,到底是什么原因造成了这个问题?”
看着对照实验的表格数据,徐川摸着下巴思索着。
上辈子他可没有听说过这个问题,这种新型人工sei薄膜也广泛的应用到了社会各界。
这说明这个问题已经是解决了的。
他很相信自己的记忆力,对于这种重要的东西,哪怕重生过一次,也过了好些年的时间,也不可能记错什么。
“是实验步骤出了问题,还是说材料出现了问题?”
盯着对照数据,徐川将一个个猜测排除,最终留下了两个可能性最大的想法。
“樊师兄,麻烦给我准备几组制造这种人工sei薄膜的材料。”
思索了片刻,确定心中的想法后,徐川起身吩咐道,他准备自己亲自动手做一下实验。
毕竟数据看的做多,也没有自己动手来一次感悟的更深。
他有预感,这个问题可能并不是很复杂,但如果找不到关键节点,怎么实验都不会搞定。
sei薄膜,指的是液态锂离子电池首次充放电过程中,电极材料与电解液在固液相界面上发生反应,形成的一层覆盖于电极材料表面的钝化层。
这种钝化层是一种界面层,具有固体电解质的特征,是电子绝缘体却是li+的优良导体。
电解液中的li+离子可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出,因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”,英文单词 solid electrolyte interface,缩写sei。
这就是sei膜的由来。
但天然形成的sei膜并不稳定,自发形成的界面质量差,难以控制li+离子的沉积的态,会导致电池短路、析锂严重、爆炸、起火、自燃等各种问题。
因此在电池制造的时候,研究员就想办法人工制造了一种sei膜,用来代替天然sei膜,起到稳定锂电磁、扩大电池容量、提升电极的循环性能和使用寿命等帮助。
经历了几十年的发展,目前的人工sei膜的种类很多,使用的材料也不尽相同。
比如氧化亚硅、乙酸甲酯、三氧化二锂等等。
不同的负极材料及不同的电解液需要配套不同的人工sei膜。
所以这是个很庞大,且很独立的市场。
徐川瞅准的也是这一点。
因为它能绕过其他国家或者研究所的专利。
一种新型的人工sei薄膜,如果能解决锂枝晶、析锂等问题,那么它就能发展出独一无二属于自己的专利。
且别人根本就无法忽视。
毕竟目前大家使用的电池容量都差不多,而新电池的容量翻倍的话,你不用,别人用了就会抢占所有的市场。
毕竟相同的价格,别人的续航能翻一倍,谁都知道该怎么选择。
除非你能自己研发出来。
但是这种可能性太小了,真要那么容易,早就弄出来了。
费了几天的时间,徐川亲手制造了一些人工sei薄膜,并应用到了新电池上做出测试实验。
测试结果如之前于振研究员制造的sei膜一样,锂枝晶问题得到了解决,但析锂和锂沉积问题依旧存在。
这让徐川确定了并非实验步骤有问题,那么剩下的就只有材料了。
“是人工sei材料有问题吗?”
看着实验室中正进行充放电循环测试的电池,徐川的目光仿佛犹如透视一般,深入了锂电池中,看到了正在不停搬运锂离子的负极薄膜。
“不,这种人工sei膜没问题,我曾经拆开检测过市面上的锂离子电池研究过,这种成熟的商业用品不可能有缺陷。”
“如果是这样的话,那么导致锂离子出现析锂、锂沉积等问题的原因,可能出现在电解液中。”
“或许是电解液出现了问题,可能是电解液与人工sei膜并不匹配导致的。”
脑海中,一项项的信息在不断的被剖析,利用未来二十年的眼光,徐川在不断的迅速排查着问题。
人工sei材料有问题这一选项被他直接排除。
这就是他的优势。
如果是其他的研究所或者实验室,绝对会将目光继续锁定在人工sei上,认为它不完善,会想尽办法继续改进。因而浪费大量的时间和精力。
但徐川不同,他是站在巨人的肩膀上展望未来,那些地方有问题,他可以凭借先知般的经验来直接排除。
而其他实验室或研究所,即便是怀疑可能是电解液出了问题,也不敢像他一样这般确定。
确定问题并非出自人工sei薄膜上后,他迅速找来了这种新电池使用的电解液。
锂离子电池的电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料,在一定条件下、按一定比例配制而成的。
川海材料研究所使用的电解液,是市场上很常见的种类。
主要由环状碳酸酯、碳酸乙烯、二氟草酸硼酸锂等材料构成,此外还有一些其他的添加材料。
其中环状碳酸酯是一种性能优良的有机溶剂,可溶解多种聚合物,是锂电池中最常见的一种有机溶剂。
而碳酸乙烯则是一种不可或缺的添加剂,它添加到电解质中可以显著的提高电池性能。
至于二氟草酸硼酸锂则是电解质锂盐,用于运载锂离子。三种主要材料,都是相当常见的东西,有着各自的优点和缺点。