第三百零二章 技术难关

第三百零二章 技术难关 (第1/2页)

一周后，江城大学正式对外宣布，成立锂空气电池研究团队，庞学林担任组长，柯顿·沃克担任副组长。
　　
　　与此同时，新凯材料科技有限公司宣布，为锂空气团队提供一亿RMB的资金支持。
　　
　　此外，庞学林将自己在滨江的那栋别墅拿去做抵押，从银行弄到了五千万的低息贷款。
　　
　　算是凑够了一亿五千万RMB的经费。
　　
　　接下来，庞学林他们要做的，就是在实验室内，制造出一个锂空气电池的原型产品。
　　
　　此时，江城大学化学与分子工程学院会议室内，除了庞学林和柯顿·沃克外，还有六七位分别从材料工程学院以及化学与分子工程学院调来的学者。
　　
　　这些人基本上都是经过学校推荐，经过庞学林和柯顿·沃克联合面试，得到两人认可，加入到锂空气电池项目中来的。
　　
　　外界对于锂空气电池项目组并不看好。
　　
　　这段时间，庞学林和田宏关于锂空气电池的赌约也传到了国外。
　　
　　外媒嘲讽说，庞学林和柯顿·沃克的举动，不过是又一场技术骗局。
　　
　　甚至有不少锂电池领域的知名学者，也站出来说锂空气电池虽然前景良好，但目前的研究都还相当初级，还有很多科学与工程领域的挑战需要解决，想要真正进入实用化，至少需要十年以上的时间。
　　
　　庞学林之所以和田宏打赌，半年内搞出锂空气电池，不过是碍于面子的意气之争。
　　
　　但是这些加入到锂空气电池团队中的学者，却并没有受到太多舆论的影响，反而对接下来的研究跃跃欲试。
　　
　　过去一周的接触，庞学林透露出的一些技术路线，已经让他们意识到，庞学林和柯顿·沃克在锂空气电池领域的尝试，并非什么天方夜谭，而是真有实现的可能。
　　
　　而且庞学林主投的那一亿五千万的经费，也让他们对接下来的研究计划充满了信心。
　　
　　庞学林坐在会议室的上首，看着众人，微微一笑，说道：“锂空气电池项目全体成员第一次会议，现在开始。今天我们将就锂空气电池的具体实现路线以及项目分工，做一个详细的任务分配方案。”
　　
　　庞学林顿了顿，继续道：“随着科技的发展，能源紧缺日益成为急切需要解决的问题。于是人们开始越来越关注具有高储能的环保电池，电池的研究从Ni-MH发展到现在的锂二次电池。锂二次电池体积比、能量比、质量比都较高，没有Cd-Ni烧结式电池的记忆效应，不存在电池容量丢失问题，电池内不含铅、镉、汞等有害物质，被称为绿色电池。因此，锂二次电池以其高的能量密度、长循环寿命、绿色无污染等明显优势，成为当今世界的研究热点。”
　　
　　“而锂空气电池，在锂二次电池中，都属于最先进的存在。但是，锂空气电池还存在着以下几点问题。”
　　
　　“第一，就是锂晶枝问题。众所周知，锂空气电池一般采用锂金属作为负极材料，金属锂在充电的时候，由于锂电极表面的不平均，造成锂电池表面电信号分布不均匀，引起锂不均匀沉积。该不均匀沉积过程致使锂在一些部位沉积过快，产生树枝一样的结晶，即锂晶枝现象。当锂晶枝发展到一定程度后，会产生两种后果，一种是晶枝发生折断，产生死锂现象，造成锂的不可逆；另一种后果更严重，晶枝穿过隔膜，将正极与负极连接起来，形成电池短路，结果产生大电流，生成大量的热，温度急剧升高导致电池着火，甚至发生爆炸，从而产生严重的安全问题。”
　　
　　“第二，水分以及空气中的氮气控制问题。锂空电池是一个开放体系，这是和锂离子电池不一样的，锂空要用空气中的氧，而空气中含有氮气和水蒸汽，锂会与这两者反应。既要透氧又要防氮防水，这是一个很难解决的问题。”
　　
　　“第三，固体反应产物堆积问题。由于在锂空气电池在正极上使用空气中的氧作为活性物质，理论上正极的容量密度是无限的，可加大容量。另外，如果负极使用金属锂，理论容量会比锂离子充电电池提高一位数。但是，固体反应生成物氧化锂（Li2O）会在正极堆积，使电解液与空气的接触被阻断，从而导致放电停止。”
　　
　　“第四，氧气的催化还原。氧的反应速度非常慢，要提高氧的反应活性必须采用高效的催化剂，现在的催化剂都是贵金属，因此，必须发展高效廉价的催化剂，而这也一直是制约燃料电池发展的短板。”
　　
　　“这四个问题，将会是我们未来半年内亟需解决的难题。”
　　
　　“目前，关于这几个问题，我们主要有以下几个思路。”
　　
　　“第一，锂晶枝问题。目前国际上关于锂晶枝问题，主要有两种解决方案，第一种，将重质碳酸镁（三氟甲磺酰基）用作电解液添加剂，使沉积的镁与随后积聚的锂发生合金化反应。第二种，就是使用3D聚二甲基硅氧烷（PDMS）层或硅树脂层用作锂金属阳极的基材，缓解锂晶枝的生成。但这两种方案，都或多或少存在一定的问题。所以，我考虑，让大尺寸单层石墨烯薄膜覆盖在锂金属表面，从而抑制锂晶枝的生成。至于如何让石墨烯薄膜覆盖在锂金属表面，这个问题就交给叶兴民教授和霍子谦教授所在的联合团队解决了！”
　　
　　“庞教授，放心好了，我们保证完成任务。”
　　
　　叶兴民和霍子谦均点头答应了下来。
　　
　　这两位都来自材料工程学院，叶兴民去年就加入庞学林的研究小组，在实验室制备高纯度单壁碳纳米管的过程中发回了重要作用。
　　
　　后来又被庞学林调到飞刃材料项目组，职级也由之前的副教授升级为教授。
　　
　　目前飞刃材料项目进展顺利，庞学林干脆把叶兴民弄到锂空气电池项目组。
　　
　　叶兴民与庞学林的合作时间最长，之前早已领教过庞学林的学术水平，因此，在座的众人中，就叶兴民对庞学林的信心最足。
　　
　　至于霍子谦，他是石墨烯材料领域的专家，庞学林提出的大尺寸单层石墨烯材料制备与工业化生产方案，早已让他叹为观止。
　　
　　这一次庞学林邀请他加入锂空气电池项目组，他也欣然答应。
　　
　　庞学林微微一笑，拿起桌上的茶杯轻轻喝了一口，继续道：“第二个问题，水分以及空气中氮气控制问题，这个问题，与固体氧化锂反应产物堆积问题要放在一起解决。经过我和沃顿教授的讨论后，有以下方案：负极用电解液组合使用的是含有锂盐的有机电解液。虽然不能弃用有机溶媒，但却限定了使用方法。正极用水性电解液使用碱性水溶性凝胶，与微细化后的碳和低价氧化物催化剂形成的正极组合。在锂空气电池中，由于放电反应生成的并非是固体的氧化锂，而是容易溶解在水性电解液中的LiOH（氢氧化锂）。氧化锂在空气电极堆积后，不会导致工作停止。水及氮等也不会穿过固体电解质的隔壁，因此不存在与负极的锂金属发生反应的危险。而且，在充电时，如果配置充电专用的正极，还可防止充导电致空气电极的腐蚀和老化。”
　　
　　

（本章未完，请点击下一页继续阅读）