事實上,因為碳具有很強的結合能力,可以與元素形成穩定的鍵,從而構成有機分子的機理,使用各種碳材料,如石墨烯,碳納米管等材料來進行各種化合物之間的穩定是很常見的事情。
在鋰硫電池中,使用碳材料來穩定硫的性質也一直都是各大實驗室和研究機構的主要研究方向之一。
如果是在其他領域,或許其他實驗室早就成功了。
但在電池領域,就完全不同了。
眾所周知,完整石墨晶格的非極性表面與極性多硫化物的相互作用較弱,會導致臭名昭著的穿梭效應和較差的硫轉化動力學。
在鋰電池中,這都是無法接受的缺陷,會分別導致電池可能出現高溫自燃爆炸和電池容量降低,充放電效率降低等風險。
這兩項,可以說是剛好卡在了電池的命門上。
也導致了碳材料,至少石墨材料在鋰硫電池中的前景算不上多么的光明。
但是在化學材料計算模型的模擬驗算中,石墨材料卻是重要的組成部分。
通過超算的助力,化學材料計算模型分析出了穩定單斜伽馬相硫的材料。
簡單的來說,通過在石墨晶格中設計了五邊形缺陷,以打破π共軛的完整性,使局部電子分布同時增強多硫化物的親和力并加速硫轉化動力學。
而dft計算表明,與完整的石墨晶格相比,五邊形缺陷可以打破共軛的完整性,誘導局部電子分布,從而促進多硫化物的親和性,降低硫轉化障礙,進而從而提高鋰硫電池的儲能性能。
不止如此,在實驗的過程中,川海材料研究所還發現,在實驗鋰硫電池中,即便是在充放電的反應體系中,有限的生成了isnn2化合物這種會破壞電解液的物質,也會因為五邊形缺陷的碳材料表面吸附作用而聚集起來,累積在正負極的骨架附近。
這也間接的抑制了鋰硫材料中的硫材料穿梭效應,解決了碳材料在鋰硫電池中最大的缺陷。
翻過了記載著關于理化性質分析的這一部分,徐川看向了最后鋰硫電池的組測試部分。
那些常規的電池循環測試就沒必要多說了,基本都在標準之上。
達不到標準,大師熊也不可能來煩惱他。
值得注意的是,作為硫宿主的合成碳材料,在01c條件下循環100次后顯示出2275ahg1的高可逆容量,并且在3c條件下循環600次后顯示出長期循環穩定性,每次循環僅有0035的低容量衰減。
毫無疑問,這項數據為電池的高效催化劑了基礎。
眾所周知,鋰硫電池長時間不使用效率是會下降的。
這是鋰硫電池的電化學反應過程是一種不可逆反應,因此如果長時間不使用,電池的容量和性能將受到損失。
但從這項數據來看,五邊形缺陷的碳材料在電池中起到了一定的催化作用,可以極大的延長電池的放置壽命和使用壽命。
整體來說,這種新型鋰硫電池,簡直完美
將手中的實驗報告放在了桌上,徐川抬頭看向大師熊樊鵬越,開口道“辛苦你們了,過兩天給你們開慶功宴,該發的獎勵和福利都會有的”
鋰硫電池的突破,毫無疑問會給川海材料研究所,也就是給他帶來一大筆的資金。
而且更重要的是,從實驗數據來看,石墨晶格中五邊形缺陷與各種材料的強聚合反應在工業應用領域的廣泛前景。
根據這項研究成果,他們可以圍繞著它建立起來一系列,如不同化合物、生產、用途、混合配比等等不同領域的專利。
進而在碳材料領域和鋰硫電池領域分別建立起不同的完整專利壁壘。
這將是川海材料研究所的新護城河
更關鍵的是,從鋰硫電池的研發上,他重新看到了化學計算材料模型的高光
這個一度被他遺忘的工具,在材料學領域的潛力,比他想象中的要更加巨大
相比起這個鋰硫電池和碳復合材料本身而言,對于這一點,徐川尤為期待。
單從鋰硫電池的研發來看,說化學計算材料模型是整個研發過程的關鍵也不過分。