这个问题,对上面,恐怕不亚于一枚原子弹爆炸。饶是上面,估计也得深思熟虑,都不一定能立即坐下决断。
实在是吴总事关重要,可控核聚变一样事关重要。可控核聚变,还要再等五十年的魔咒,让上面不一定能够立即能同意,吴总踏入这个看不见底的深坑!
但是,同样的,若是说,本世纪之内,谁还能给以可控核聚变希望,恐怕上面也心里很清楚,也就唯有吴总,最有可能!
褚恒元苦笑,吴总,这是给上面抛出了一个,让他们难以拒绝,又无法下定决心的问题!估计,年前年后,他们谁也别想消停。
但是,这又无法责怪吴总的。吴总也是在为国家考虑,这是个不得不面对的版块,吴总愿意,且有兴趣去研究,也有能力去研究,他们其实应该庆幸的,他们有且有有大能,愿意去研究。
只是,吴总毕竟才刚刚一十九岁,他们也担心,吴总陷入可控核聚变的深坑里,埋没了其他才能!
这是个让人纠结的问题!
相比较被吴桐丢下问题,忐忑纠结的褚恒元,告别褚恒元,回了家的吴桐,就要幸福很多,盼了多少个时日,孩子总算回来了一个,吴桐自然是,享受在家里人浓浓的关爱包围中,只管享受家人的无限疼爱,彩衣娱亲。
紧绷神经完成项目之后,陪伴家人,就是吴桐最好的放松。她是在家里,足足歇上三天,什么也没做,只管休息和家里人亲近,可谓自在快活。
但是,与吴桐形成鲜明对比的,则就是被吴桐丢下问题的上面,一场场会议,在悄然间举行着。可控核聚变,他们要不要搞,这个毋庸置疑,不想被世界前进的脚步甩下,可控核聚变,人造太阳,这项研究,是肯定要搞的。
要不要让吴桐介入,就吴桐之前,无论插手哪个版块,只要她愿意,从航空航天,到陆基导弹,再到海舰航母,尽皆是激动人心,震撼人心的成果战绩,其实,吴桐愿意去碰触这个板块,刨除所有的顾虑,这是他们求之不得的!
太阳是地球上一切能量的来源。
广义上的太阳能是地球上所有能量的来源,如风能,化学能,水的势能、生物化学能等等。狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。
而太阳的能量则是来源于聚变,四个氢原子聚变成一个氦原子,这是最高效的核聚变,有千分之七的质量损失。聚变产生的能量是化学物质燃烧能量的数千万倍。1KG的氢原子聚变成为0.993KG的氦原子,释放出的能量相当于4千吨石油和6千吨煤!
从技术的视角出发,纵观历史,数次工业革命的经验,解放一切生产力与生产要素的关键,归根结底都是能源。
谁能能够掌握聚变的能量,便意味着,谁掌握了太阳,同样也掌握了未来!
掌握太阳,掌握未来,是谁也无法抗拒的诱惑。
“可控核聚变工程由来已久,但至今没有什么明显的进展,事实上,我们已经在ITER工程中投入了太多成本,也在担当扮演了非同一般的角色,咱们很清楚这项技术的价值,也愿意在上面投入更多。
但最关键的问题是,吴总有多少把握?而这又是否值得我们让吴总涉足这个深不见底的领域?”
烟雾缭绕的会议室内,这句仿若振奋人心的话,成为了他们会议的研究主旨。
可控核聚变,他们可定是要搞的,但是现在摆在他们面前的,便是,吴总想要搞可控核聚变,他们能不能下定决心,让吴总去搞?
之前未曾听说过,吴总有想搞这方面的消息,现在吴总提了出来,她有多大的把握,去搞可控核聚变?
是一时性起,还是真得有了具体章程?
第379章 能源
吴总之前的战绩成果,让他们对吴总充满信心。
但是,这个版块,非同其他!若是在这个版块折戟沉沙,他们会不会失去吴总这样的耀世人才?可能损失吴总才能的风险,他们难以承担!吴桐的能力,是他们绝对无法牺牲的!
“可控核聚变啊,以人类之能,掌控太阳!”
利用核能,一直是目前科研在追求的技术领域!它比裂变发电更加清洁,而且消耗的原料来源也更为广阔。
据测算,一升海水中所含氚的质量便达到了0.03g,所以地球上仅在海水中就有45万亿吨氘。1升海水中所含的氘,经过核聚变可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量。
地球上蕴藏的核聚变能约为蕴藏的可进行核裂变元素所能释出的全部核裂变能的1000万倍,可以说是取之不竭的能源。
地球上蕴藏的氘资源极为丰富,仅在海水中就超过45万亿吨氘,可以说取之不尽。
至于氚,虽然自然界中不存在,但靠中子同锂作用可以产生,也能通过“氚滞留”的方法得以解决。
而海水中也含有大量锂。
可控核聚变产生的能源,优点是既干净又安全。因为它不会产生污染环境的放射性物质,所以是干净的。同时受控核聚变反应可在稀薄的气体中持续地稳定进行,所以是安全的。
如果掌握了可控核聚变技术,现代工业所面临的一切关于能源的问题,都将不再是问题。
而一旦能源问题解决了意味着什么?
这意味着只要他们想,即便是在贫瘠的沙漠上,也能用钢筋混凝土建筑起高楼。即使在久不见人烟的海底,也能开辟出广袤无垠的农田,甚至,他们可以实现室内栽培,碳中和再也不是国内的困扰……至少在理论上是如此。
因为到了那时。
电,已经不再值钱……
配合着回收技术,国内,将能成为世界最干净清洁,最少污染的国家,而不是像现在这样,因为极速发展经济,迫切需要强大经济实力站起来,国内污染,成为了被人质疑,中伤的污点!
“恒元,年后你来跟进,吴总在可控核聚变版块的章程,组织这方面的顶尖学者们,研讨可行性,但凡有可行性,吴总的决定,我们全力支持!
经费,明年的经费,全力支持吴总的研发!”长长的讨论之后,最终方案拍板,他们该给吴总足够的信任,也要为这个决定,做好充足应对准备!
哪怕,这个决定,可能会在国内引起轩然大波,会被很多人所不理解,唾骂,但是,只要是对国家有益的,有突破的可能,能让他们弯道超车,走在下个赛道的前沿,都值得他们去投注,去尽一切努力配合,将之化为现实!
这些事,总要有人去承担,去做,如果能换来国内弯道超车的可能,他们宁愿背负骂名!
“吴总需要什么样的支持,配合安排到位,其实,我们,该给吴总足够的信心!就吴总往日的战果来看,咱们的吴总,虽然年轻,但是历来沉稳,从不打没把握的仗,她一出手,必然是决定性的成果!”吴桐之前的各项突出稳定成果,几乎是零试错的战绩,才是他们强烈的信心来源。
“除了已经实现的技术,按图索骥的复制,没有任何技术能在开始实验之前就知道它一定能做到。科学本身就是试错,任何领域的科学都是如此,虽然可控核聚变的试错成本有些高,但是,如果,最终功败垂成,我们也要做好面对失败的准备,且不能,因为这一项,否定吴总的能力!”
“明白,这是功在当下,利在千秋的大事,吴总也是一心为国,才着眼这个板块,本世纪之内,呵呵如果吴总都折戟在这个领域,这个领域,还真的是被再等五十年继续笼罩着!”烟雾中,另一个发言人失笑,这不是他们小看世界科研工作者,而是事实存在。
吴总的能力,他们深有体会,一次次把国内他们落后板块,拉升超越国际领先水平的奇迹存在,若是连她都不能在这个领域做出突破,那么,他们实在想不出,还有谁能在这个领域,率先突破!
“呵呵咱们可以寄希望于吴总,但是也不能给咱们年轻的吴总,加注太过沉重的担子嘛!”量力而为,量力而行,如果真得是依然没有结果,那就证明,还是时机没有成熟!
“吴总,上面研讨,对您的决定,全力支持!”
吴桐接到褚恒元隐晦传达的回复,是已经返回了京大研究所。关切了一番自己学生的课业问题,开始着手查验目前研究所内,关于新能源电池版块,所做的诸多重复试验、尝试实验数据。这些试错的丰富研发数据,将有助于吴桐尽快筛选出更明确,解决目前困境的方向,从而更好的解决问题。
“谢谢您和上面的信任,请转告上面,吴桐必然不负所托,元旦之前,请容我在新能源电池上做些研发,元旦之后,我会尽快给您提交一份,可控核聚变可行性实施方案!”
吴桐感动于上面的信任,仅仅是她抛出的一句试探时机是否成熟的话,上面依然重视的给予研讨回复,她自然,不负让这份信任和支持被辜负!
全力以赴,一直是她的遵循的准则!没有确实可行的预研方案,吴桐不会让上面轻易立项的,获得了上面的支持,吴桐自然要加快在这方面的预研进程,给上面一个定心丸,也是给她自己研发工作的指引!
斩钉截铁的回复过褚恒元,吴桐垂首,继续着手头的研究。
诸多新能源电池研发方向中,锂硫电池,是其中火热板块。
锂硫电池是以硫元素作为电池正极,金属锂作为负极的一种锂电池。单质硫在地球中储量丰富,具有价格低廉、环境友好等特点。
利用硫作为正极材料的锂硫电池,其材料理论比容量和电池理论比能量较高,分别达到 1675m Ah/g和 2600Wh/kg,远远高于商业上广泛应用的钴酸锂电池的容量,这也是科研人员不断在这个方向追逐的原因所在。
第380章 抛砖
到元旦之前,还有将近两个月的时间,吴桐觉得,时间还算充沛,可以放慢脚步慢慢来,算是休假状态去做研发吧!
她的研究团队可以说,已经为了这个项目筹备了一年有余的时间。虽然不是说所有的精力都费计在这个项目上,但是也至少一多半了。
所以,这次吴桐更改风格,准备带着团队一起做,她做启发性指导,实际操作由团队来做,也是进一步提升他们的科研能力。
团队的成长与培养,也是个重要问题,她是可以,大包大揽做出所有研发上的事情,但是这样的情况下,她的团队就会很没意义,团队里也都是优秀人才,吴桐自然不会这样浪费!这批人成长起来,未来很是可期!
所以,吴桐想要借着项目,给足团队成员历练和学习的机会!
吴桐想带着研究团队一起做这个项目的消息,指令传下去自然是让研究团队一众欢愉。做了那么久新能源电池,要说他们不想在这方面亲手做出质的突破那是虚言。只是相对于吴总,他们的速度堪称拖后腿,一时之间,他们羞于提起。
但是,现在,吴总乐意带着他们一起做,相当于他们求到了巅峰导师亲手指点,这个机会,他们若是不能把握利用好,那就真得是暴殄天物!
吴桐拉起了项目初始研讨会,几位核心团队成员把握着机会,畅所欲言。
“锂是最理想的负极材料,但是也有着致命的威胁。在充电的时候,回到负极的锂离子永远不会如人所愿那样老老实实,再度变回锂金属层,而是会向开花一样,形成一个美丽而致命的树杈。”想到这一年实验中中遇到的拦路虎,陶然就不由牙疼。
这种锂电池在充电过程中锂离子还原时形成的树枝状金属锂,被头疼的科研工作者称之为锂枝晶,但是锂在负极侧出现时锂的形态不一定是锂枝晶,统称为析锂。
“锂枝晶生长是影响锂离子电池安全性和稳定性的根本问题之一。锂枝晶的生长会导致锂离子电池在循环过程中电极和电解液界面的不稳定,破坏生成的固体电解质界面(SEI)膜,锂枝晶在生长过程中会不断消耗电解液并导致金属锂的不可逆沉积,形成死锂造成低库伦效率;
这种东西一旦形成,就会随着不断充电而不可遏制的继续生长,最终就会像锋利尖锐的叉子,刺破隔膜,接触正极,这种状态下,和一根电线连同电池的正极和负极没有区别,直接短路都是小问题。
有机的电解液都是易燃物,锂枝晶的形成会刺穿隔膜导致锂离子电池内部短接,造成电池的热失控引发燃烧爆炸。”阮成旭配合得当,将问题仔细剖析。
“锂枝晶经典案例,远的不说,当年的moli公司,他们的产品差一点创造了历史,但就是因为用了锂做负极,结果发生了重大的安全事故,结果导致NTT手机被召回,一度导致了moil公司的败落,后期宣告破产被收购,也和这个有莫大的关系!
因为这个原因,锂金属做负极就被工业界抛弃了,因为枝晶生长造成的短路问题,让电池变成了燃/烧弹,“炸垮”了一家市值百亿的上市企业。一个致命缺陷导致一家大型公司衰落,还当真是凶猛啊!”
相比之下索尼就很聪明,直接用石墨做负极,推出锂离子电池迅速占领了市场,也就有了索尼的兴起!只是,替代品终究是替代品,上限是存在的。
“现在锂离子电池主要是以石墨负极为主,我们通过产物LiC6计算可得,石墨的理论比容量为372mAh/g,不计较成本的话,实验室中可以通过石墨烯技术将这个数字变成747mAh/g。
但是,相对于锂的容量是3860mAh/g,十倍的差距,从数字上我们就可以直观感受下的,若是我们能在这领域做出突破,未来的前景,会是多么广阔!”
这个差距,正式吸引着无数科研工作者和无数材料研究室,飞蛾扑火,趋之若鹜,在锂电领域,不断前仆后继,投入重金尝试实验的原因所在,那是代表着上千亿,市场前景的庞大诱惑。
国际上,无论是私人公司板块,还是国际层面的版块,都没有停止,对锂金属做负极材料的研发。
“我们最开始的实验,也是类似的安排。从基本采用95.7%的石墨作为负极材料开始,粘合剂为羧甲基纤维素钠(CMC)和丁苯橡胶(SBR),集流体为铜箔。
石墨层在不同厚度上逐步趋向于优先,在90微米,正极活性材料使用LiFePO4,集流体为铝箔。
至于隔膜,用的是Celgard2325的三层隔膜,厚度也是在实验中测试出来的优选,25微米。这也是目前的主流!”
“所以,我们还是要在负极材料涂层薄膜上找出路!”这一年多的研究,他们也不是白干活的,“我们在这里,也做了多次尝试”
既然是集思广益,大家也都不怕出丑,各种想法逐一汇报而出,畅所欲言,年轻人的思维活跃,千奇百外的角度,不由得让吴桐和一起参与会议的成老含笑。
科研,需要这样的头脑风暴,活跃思维。科学用脑,要学会科学思维。这样不仅事半功倍,而且还能有所创造。科学研究,本就是是一项极其艰巨复杂的创造性脑力劳动。
当然,另一方面,还要求科研工作者踏踏实实、认认真真地去干,来不得半点虚伪,科研容不得造假和胡来!因为胡来,付出高昂代价海里去了!
“锂离子电池怕水怕氧,常用的表征SEI的技术手段非常有限!”
“常规的透射电镜法呢?”有人举手,尝试问询,“我来抛砖引玉!”
吴桐轻轻点头,她记得这位,大师兄章邵明推荐过来的学生,虽然还有些青涩,但是据陶然和小师兄的观察汇报,学习态度是端正认真的,天赋也可以,值得培养,前不久,被吸收进入了核心团队。
第381章 引玉
“我们尝试过,但是由于高能粒子的照射,容易引起SEI及电极结构的破坏;虽然低温冷冻电镜能够解决这一问题,但是由于使用条件的限制,在实验中无法使用常温电解液,也无法实现原位观察。此外,这个过程中用到的设备过于昂贵,不具备推广价值!”陶然直接给出正面回复。
这个实验他们尝试过的,利用各种电镜技术,在纳米尺度理解锂枝晶生长的演化过程,一直都是解决这个问题至关重要的法门,他们自然不会错过尝试!
他们的新能源电池研发是要面向于市场的,即贵且费的方法,就不适用了!他们要寻求的是,能够有效遏制锂枝晶生长,且单位代价要相对物美价廉,且还要能够长时间供电,才能适用于作为真正新能源电池,去推广面向大众。
实验室的方法,其实很多都是存在于理想数据中,不具备推广价值的。
“我和成旭尝试了,前期利用原位电化学原子力显微镜(EC-AFM)对锂离子电池多种负极材料SEI膜成膜机理进行深入研究的基础上,利用SEI膜成膜电位比金属锂沉积电位更正的特点,设计了两步法研究锂枝晶的实时原位观察实验!”
一年多的研究,还有吴桐偶尔请教指点,陶然和阮成旭可以说,他们在新能源电池,特别是锂电池版块,有了长足的长进,这个实验设计方案,就是他们目前的收获反馈。
“我们通过利用EC-AFM实时研究以碳酸乙烯酯(EC)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)为基础电解液的SEI膜的生长过程,并在此基础上进行原位锂枝晶的生长观察!
通过对这两种电解液所形成的SEI膜的杨氏模量、CV图谱及EIS阻抗谱分析,结合XPS光谱分析,我们发现FEC电解液所形成的SEI膜中含有较多的LiF无机盐,由于LiF具有较好的硬度和稳定性,使得SEI膜具有较高强度,能够一定范围内有效抑制锂枝晶生长!”
阮成旭补充着完整实验的介绍,这是他们的进步,可以说是目前走在了国际还算优秀的范围,但是,依然没能彻底解决锂枝晶穿梭效应这个问题!
新能源锂电池,这是相当热门前沿的版块,且极具有价值!
锂电池为何拥有这样让人前仆后继,为之沉迷的魔力,其实,都是离不开,围绕着一个至关重要的概念,能量密度。
单位体积内包含的能量,称之为能量密度。转化为电池上来表述,提升能量密度,便是衡量一块电池性能最重要的指标,也是科研界和工业界一直以来的不断追求!
甚至于在国内的十三--五规划中,上面就成做了明确的规划,指出要在2020年实现动力电池技术水平与国际水平同步,产能规模保持全球领先。而其中最核心的一道红线,便是要将动力电池的能量密度提升到300-350Wh/kg。
这是上面大方向的方针规划,吴桐和研究团队,都想要为这个规划,尽一份属于自己的力量。
当然,不知他们团队,对这块大蛋糕诱惑的飞流直下三千尺,全国范围内,甚至全世界范围内,做锂电研究的,都不计其数。