第 2594章 第七十一次实验(1 / 2)

凌晨三点,王诚的实验室。

培养皿里的那片薄膜,在扫描电镜的电子束下呈现出一种从未见过的形貌。王诚趴在目镜上,手指搭在焦距旋钮上,一动不动,已经看了整整十分钟。旁边的孙工靠在实验台边,双手抱胸,也没有说话。实验室里只有仪器运转的低沉嗡鸣,和空调出风口细微的气流声。

那片薄膜表面布满了纳米级的沟槽,像一片微缩的河谷地貌,沟槽与沟槽之间是整齐的脊线,间距均匀,方向一致。这不是自然形成的结构,是王诚花了三个月设计出来的——用自组装的嵌段共聚物做模板,在氧化铝基底上刻出这些沟槽,然后在槽里沉积了一层氮化钛。氮化钛的导电性不算最好,但它的晶格结构和金属锂有某种天然的亲和力,锂离子在它表面沉积时,会优先沿着那些沟槽的方向生长,而不是胡乱地堆成枝杈。

这是王诚的第七十一次实验。前面的七十次,他试过碳纳米管,试过石墨烯,试过各种过渡金属硫化物,都不行。不是导电性不够,是界面不稳定,锂晶枝还是会刺穿隔膜。直到两个月前,他偶然读到一篇关于氮化钛在锂硫电池中应用的论文,作者是一个韩国人,做的东西和他类似,但方向不同。那篇论文里有一句话,他反复读了很多遍——“氮化钛的晶面与金属锂的晶面存在较低的晶格失配度。”他当时不太确定这意味着什么,但直觉告诉他,这可能就是他要找的东西。

他把那篇论文打印出来,拿给孙工看。孙工看了一个晚上,第二天早上在食堂找到他,说了一句让王诚记到现在的话:“晶格失配度低,意味着锂离子在氮化钛表面沉积的时候,受到的阻力小。阻力小,就容易长成有序的结构。有序的结构,就不是枝杈。你的方向对了。”

之后的两个月,王诚把自己关在实验室里,几乎没怎么出过门。他优化了模板的制备工艺,调整了氮化钛的沉积参数,试了几十种不同的沟槽宽度和间距,终于在第七十一次实验中,得到了眼前这片薄膜。

他直起腰,揉了揉酸涩的眼睛,转过身看着孙工。

“孙工,您来看看。”

孙工走过来,凑到目镜前。他看了很久,久到王诚以为他睡着了。然后他直起腰,摘下眼镜,用衣角擦了擦镜片,重新戴上。

“这个沟槽的间距,是多少?”

王诚说:“四百纳米。沟槽宽度一百纳米,深度五十纳米。”

孙工点了点头。“锂晶枝的临界尺寸,大概在两百纳米左右。你的沟槽间距四百纳米,比临界尺寸大一倍。锂晶枝在沟槽里生长的时候,还没长到临界尺寸,就被槽壁挡住了。”

他转过身,看着王诚。“你测过循环性能了吗?”

王诚摇了摇头。“还没。想等您看了形貌再做。”

孙工说:“现在就去测。我陪你。”

他们走到电池测试间。王诚从手套箱里取出组装好的纽扣电池,一共六组,每组三个平行样。他把电池夹在测试仪的夹具上,设定好充放电程序,按下启动键。屏幕上跳出一条红色的曲线,那是充电曲线。电压在缓慢上升,电流稳定,没有波动。这说明电池内部没有短路,锂晶枝没有刺穿隔膜。

第一条曲线跑完了。第二条,第三条,第四条。六组电池,十八个样品,全部跑完了第一圈。没有一个短路。孙工站在旁边,看着屏幕上的数据,没有说话。王诚看着那些数据,也没有说话。

过了很久,孙工开口。“小王,你知道这意味着什么吗?”

王诚说:“知道。锂晶枝的问题,解决了。”

孙工摇了摇头。“不是解决了。是找到了解决的方向。你的沟槽结构,确实能引导锂晶枝有序生长,但氮化钛的成本太高了。大规模生产,用不起。”

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