材料领域的数学计算模型其实并不罕见。
或者说在如今的材料学无论是化学材料领域还是物理材料领域亦或者是生物材料学等各种复合的领域中通过数学模型来计算各种交叉反应以及优化实验步骤早就不是一件稀奇的事情了。
川海材料研究所的化学材料模型是徐川早些年研究人工SEI薄膜的时候专门建立起来的东西。
但随着各种可控核聚变工程等各种‘大项目’的开展别说这个化学材料模型了就是川海材料研究所都快被他忘的差不多了。
没想到这一次的锂硫电池突破似乎和被他遗忘的化学材料模型有关。
看着报告文件上的资料和数据徐川饶有兴趣的抬起头看向樊鹏越开口道:“和我详细聊聊你们最后解决硫材料问题的方法和过程吧。
” 虽然这些东西在邮箱中有发但他来的比较匆忙没时间细看。
樊鹏越点了点头咳了一下清了清嗓子开口道。
“锂硫电池的突破主要点在于硫的一种同素异形体的发现。
” “在无数次的实验中锂电池研发部门一名叫做曹毅然的科研人员试图将硫和碳纳米材料结合起来进而限制硫在电解质中危险效应。
” “实验虽然没有成功但却意外的在实验电池中发现了一种硫结晶。
” “这种硫结晶是一种硫单质叫做‘单斜伽马相硫’是硫的同素异形体之一。
” “一开始的时候也没人在意毕竟锂硫电池中的硫化合物形成是很常见的事情硫的同素异形体虽然少见但并不是不可能形成。
” “直到后续的充放电实验进行时通过大数据分析工具才发现这种‘单斜伽马相硫’竟然不与碳酸盐电解质反应可以消除了形成多硫化物的风险......” 樊鹏越简单的解释了一下起因经过徐川微蹙着眉头有些诧异的问道:“如果我没记错的话‘单斜伽马相硫’在在95°C下的环境中并不会稳定的存在吧?” 硫的同位素和同素异形体很多‘单斜伽马相硫’就是同素异形体中的一种。
这种同素异形体并不是什么新的发现早在上个世纪开采石油的时候科学家就在天然的原油矿中发现了这种物质。
不过对于材料学来说每年发现或在实验室中合成制造出来的新物质何止成百上千。
别的不说硫的同素异形体已经发现和命名的就多达几十种一种早就发现过的硫结晶自然很难引起科研人员的注意力。
不过后续的发现它不与碳酸盐电解质反应可以消除了形成多硫化物风险的价值足够值得投入资金建立项目进行研究了。
正如徐川所预料的一般沙发对面樊鹏越点了点头开口说道。
“的确‘单斜伽马相硫’的稳定性的确是个很大的问题但是它的价值足够值得投入资金建立项目进行研究了。
” “因此后续锂硫电池研究部建立了一个专项小组对‘单斜伽马相硫’进行深入化的研究了解它在室温下保持稳定的单斜晶硫生成背后的确切机制。
” 徐川点点头没有说话继续听着。
这才是传统材料实验室的正常研发步骤之一通过实验累计数据发现异常针对性检查确认有无价值无价值就排除有价值就后续再进行投入。
对面大师熊则继续简略的解释着:“不过寻找‘单斜伽马相硫’室温稳定的机制很难到现在都没什么进展。
” “而解决这个问题的核心在于材料计算模型。
” 顿了顿樊鹏越喝了口水润了下嗓子接着道:“在‘单斜伽马相硫’发现后按照研究所的传统习惯我们将它的各种性质和属性数据录入进了你之前建立的那个化学材料计算模型里面。
” “后面模型更新后通过超算对材料进行了稳定性的模拟组合结果还真让我们找到了稳定‘单斜伽马相硫’的材料......” 徐川翻阅着手中的报告文件在里面看到了稳定‘单斜伽马相硫’的材料。
意外又在意料之中的物质碳材料中‘石墨’! 万能的碳材料在这一刻又双叒叕派上了用场。
当然这次上场的并不止它一个除了碳材料以外还有氮和钠材料。
事实上因为碳具有很强的结合能力可以与元素形成稳定的键从而构成有机分子的机理使用各种碳材料如石墨烯碳纳米管等材料来进行各种化合物之间的稳定是很常见的事情。
在锂硫电池中使用碳材料来稳定硫的性质也一直都是各大实验室和研究机构的主要研究方向之一。
如果是在其他领域或许其他实验室早就成功了。
但在电池领域就完全不同了。
众所周知完整石墨晶格的非极性表面与极性多硫化物的相互作用较弱会导致臭名昭着的穿梭效应和较差的硫转化动力学。
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本文地址大国院士第七百零一章 徐川我对钱不感兴趣来源 http://www.tongchengmai.net
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