從全能學(xué)霸到首席科學(xué)家 第四百五十四章 鋰硫電池和質(zhì)子電池

“電池技術(shù)，電池技術(shù)啊?！?p/> 定光研究所中，林曉正在一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，一身白大褂的他，手中正在搖晃著一根試管，口中也正在念叨著。

顯然，在第一次面對(duì)電池這個(gè)技術(shù)的時(shí)候，他也和之前第一次面對(duì)核聚變技術(shù)的時(shí)候感受到了困惑。

當(dāng)然，這也是預(yù)料之中的事情。

自從鋰離子電池誕生之后，人類對(duì)于電池技術(shù)就仿佛陷入到了桎梏之中，寸步難進(jìn)。

這個(gè)桎梏，主要指的就是在電池能量密度上的桎梏。

能量密度是評(píng)價(jià)一個(gè)電池好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，比如磷酸鐵鋰電池的能量密度一般為160瓦時(shí)每千克，也就是參與反應(yīng)的電極單位質(zhì)量中，蘊(yùn)含著160瓦時(shí)的電能。

而160瓦時(shí)，也就相當(dāng)于0.16度的電。

顯然，這個(gè)能量值是比較小的。

當(dāng)然，隨著技術(shù)的進(jìn)步，在這個(gè)2026年，現(xiàn)在最強(qiáng)的鋰離子電池已經(jīng)能夠做到400瓦時(shí)每千克的能量密度了，不過(guò)僅管如此，還是有些不達(dá)預(yù)期。

因?yàn)槟軌蜃龅饺绱烁吣芰棵芏鹊碾姵兀诔杀旧隙急容^昂貴，所以像比亞迪這樣車企，也仍然在用不到200瓦時(shí)每千克的磷酸鐵鋰電池，當(dāng)然，由于其使用上了刀片電池這種特殊的結(jié)構(gòu)，從而使得其在單位體積上的能量密度要比較高。

不過(guò)，不管如何，不論是最高已經(jīng)達(dá)到400瓦時(shí)每千克的電池，還是說(shuō)通過(guò)更換結(jié)構(gòu)來(lái)提升單位體積下能量密度的刀片電池，這些在本質(zhì)上，都仍然不能離開(kāi)鋰離子電池的離子方程式。

而這也是沒(méi)有辦法的事情，想要實(shí)現(xiàn)這種本質(zhì)上的“飛升”，需要的是無(wú)數(shù)個(gè)實(shí)驗(yàn)中的試錯(cuò)，以及一些巧到如同造物主直接把飯喂到嘴里面一樣的巧合，才能實(shí)現(xiàn)這種電池技術(shù)的飛升。

當(dāng)然，還有一點(diǎn)最關(guān)鍵的是，在那個(gè)年代，電池的研究剛剛進(jìn)入到起步的狀態(tài)之中，還沒(méi)有進(jìn)入到瓶頸狀態(tài)，而現(xiàn)在就不一樣了，電池的發(fā)展已經(jīng)來(lái)到了這個(gè)瓶頸。

科學(xué)家們對(duì)于下一代電池的發(fā)展自然也都有著一定的想法，只不過(guò)這之間的難度跨越，已經(jīng)遠(yuǎn)超以往，所以自然也就出現(xiàn)不了如鎳氫電池到鋰離子電池之間只相隔十五年的發(fā)展過(guò)程了。

就比如被炒的沸沸揚(yáng)揚(yáng)的石墨烯電池。

曾經(jīng)的石墨烯電池就是以一句“充電十分鐘，能跑一千公里”的傳播語(yǔ)給宣傳開(kāi)來(lái)的。

只不過(guò)這個(gè)東西看起來(lái)十分的美好，最后就被一位院士以“如果某一位說(shuō)，這輛車既能跑1000公里，又能幾分鐘充滿電，而且還特別安全，成本還非常低。那么大家不用相信，因?yàn)檫@是不可能的”這句話給澆滅了熱火。

雖然說(shuō)石墨烯電池這個(gè)方向仍然不失為一個(gè)可以研究的方向，但是人們對(duì)其的看法，也遠(yuǎn)沒(méi)有當(dāng)初的那么火熱了，甚至還有很多人一想到石墨烯電池，就會(huì)以騙局來(lái)形容它。

“所以，下一代的電池，是全固態(tài)電池嗎？”

林曉這時(shí)候默默念了一句，而后便將試管中的溶液放到了一個(gè)固定架上，隨后在里面插入一根鋅棒和一根銅棒，便安靜地看起了里面的反應(yīng)。

只見(jiàn)銅棒的周圍不斷有氣泡浮現(xiàn)出來(lái)，這便說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)開(kāi)始了，林曉也瞥了一眼旁邊連接的電流表，上面的示數(shù)已經(jīng)發(fā)生了變化，總之，反正不是0就對(duì)了，這也說(shuō)明在導(dǎo)線中已經(jīng)產(chǎn)生了電流。

這就是一個(gè)十分簡(jiǎn)單的銅鋅原電池，原理十分簡(jiǎn)單，高中上過(guò)化學(xué)的，大概也會(huì)見(jiàn)到老師親手展示過(guò)反應(yīng)的過(guò)程。

而試管中裝的溶液就是電解質(zhì)溶液，稀硫酸。

看著這個(gè)反應(yīng)，林曉的心神，又飄到了另外一邊。

“全固態(tài)電池……”

全固態(tài)電池，顧名思義，就是全都是固體的電池，包括電解質(zhì)。

眾所周知，電池，或者說(shuō)是原電池，是需要溶液的，也就是電解池溶液。

這也是為什么電池壞了后可能會(huì)漏液，就是因?yàn)榭赡苁请姵氐耐鈿ぐl(fā)生了損壞，然后就導(dǎo)致內(nèi)部的電解池發(fā)生泄露。

這類溶液的泄露會(huì)導(dǎo)致電池產(chǎn)生較大的危險(xiǎn)，比如這類溶液可能會(huì)對(duì)人體皮膚造成危險(xiǎn)，或者是其他的什么問(wèn)題，而最關(guān)鍵的，還是內(nèi)部的一些不能接觸空氣的東西暴露出來(lái)。

比如眾所周知的三星爆炸手機(jī)事件，就是因?yàn)槠鋬?nèi)部電池結(jié)構(gòu)沒(méi)有設(shè)計(jì)好，導(dǎo)致其極易發(fā)生損壞，于是乎內(nèi)部的鋰合金金屬氧化物和空氣接觸后，便就直接炸了。

此外，除了爆炸之外，鋰離子電池內(nèi)部的正負(fù)極隔膜損壞后，也會(huì)導(dǎo)致正負(fù)極直接接觸從而發(fā)生短路，溫度急劇升高之后導(dǎo)致電解質(zhì)溶液過(guò)熱產(chǎn)生自燃，這也會(huì)帶來(lái)危險(xiǎn)。

所以，電解質(zhì)溶液也就成為了其中危險(xiǎn)的主要來(lái)源。

而這個(gè)時(shí)候，如果能夠把電解質(zhì)溶液更換為固體電解質(zhì)的話，那么這些問(wèn)題就能夠迎刃而解了，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候即便其外部發(fā)生了破損，固體電解質(zhì)顯然也不可能會(huì)像是液體電解質(zhì)那樣發(fā)生泄露，然后導(dǎo)致空氣鉆進(jìn)內(nèi)部并與鋰發(fā)生反應(yīng)，即使隔膜損壞發(fā)生短路，固體電解質(zhì)也很難因?yàn)檫^(guò)熱而發(fā)生自燃。

“不過(guò)，這個(gè)固體電解質(zhì)，該是什么樣子的呢？”

這時(shí)候，林曉捏住了下巴，思索了起來(lái)。

此時(shí)此刻，他的大腦也就像是一臺(tái)頂級(jí)的超級(jí)計(jì)算機(jī)，開(kāi)始飛速的運(yùn)轉(zhuǎn)了起來(lái)。

直到片刻后，他從旁邊找了一張紙過(guò)來(lái)，然后在上面寫(xiě)下了固體兩個(gè)字，隨后又將這個(gè)固體給劃掉，寫(xiě)上了膠體兩個(gè)字。

“嗯，就是膠體?！?p/> 林曉微微頷首。

膠體在嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)既不屬于固體也不屬于液體，就像是果凍，顯然果凍并不是液體，也不符合固體的嚴(yán)格定義，同時(shí)果凍是透明的，可以發(fā)生丁達(dá)爾效應(yīng)，所以它是膠體。

而現(xiàn)在林曉的靈感給予了他一種直覺(jué)，那就是這個(gè)所謂的固體電解質(zhì)，可以做成膠體。

“唔……那么，現(xiàn)在就需要嘗試著去設(shè)計(jì)一種帶有鋰離子的膠體了?！?p/> 固體電解質(zhì)，就當(dāng)前來(lái)說(shuō)最完美的適配對(duì)象就是鋰電池了。

因?yàn)楣腆w鋰電池在極限能量密度下，有著能夠讓全世界所有科學(xué)家都感到驚嘆的儲(chǔ)能效果，比如鋰電的終極形式——鋰空氣電池，或者嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，應(yīng)該是鋰氧電池。

鋰氧電池有著十分優(yōu)秀的能量密度，幾乎是十倍甚至二十倍于當(dāng)前的電池。

而鋰氧電池也同樣需要固態(tài)電解質(zhì)，作為媒介。

當(dāng)然，關(guān)于鋰氧電池還有更加關(guān)鍵的技術(shù)，就現(xiàn)在來(lái)說(shuō)，林曉對(duì)于這個(gè)鋰電池的終極形態(tài)是保持著放棄態(tài)度的。

不過(guò)，除了這個(gè)終極形態(tài)之外，還有一個(gè)超級(jí)形態(tài)，就是鋰硫電池。

鋰硫電池同樣有著極為優(yōu)秀的能量密度，大概為鋰氧電池的一半左右。

而對(duì)于鋰硫電池來(lái)說(shuō)，固體電解質(zhì)，就是其所面臨的最主要技術(shù)難關(guān)，只要解決了固體電解質(zhì)上面的問(wèn)題，其他的技術(shù)難題，都可以很輕松的得到解決。

林曉的眉頭微微挑起，很快就做出了決定——就決定是鋰硫電池了。

想到這里，他便放下了手中的所有實(shí)驗(yàn)器材，同時(shí)也收拾了一下試管里面的溶液，完全按照化學(xué)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)流程處理掉了實(shí)驗(yàn)后產(chǎn)生的所有垃圾，隨后便來(lái)到了電腦前，開(kāi)始寫(xiě)起了實(shí)驗(yàn)計(jì)劃書(shū)。

因?yàn)殛P(guān)于接下來(lái)的思路明晰了，所以他寫(xiě)起計(jì)劃書(shū)的速度也很快，三下兩除二的便寫(xiě)下了長(zhǎng)達(dá)一萬(wàn)字的計(jì)劃書(shū)。

“嗯，用時(shí)兩個(gè)小時(shí)，還不錯(cuò)的成績(jī)。”

林曉滿意的點(diǎn)點(diǎn)頭，至少比一些一個(gè)小時(shí)才碼一千字的網(wǎng)文作者要厲害多了。

而后將計(jì)劃書(shū)保存好，他便關(guān)掉了電腦，然后重新來(lái)到實(shí)驗(yàn)臺(tái)前，準(zhǔn)備先按照自己的想法，實(shí)驗(yàn)著做出幾種膠體電解質(zhì)。

與此同時(shí)，他也在心中感慨起來(lái)。

“鋰電池啊，鋰電池?！?p/> 作為第一號(hào)金屬元素，第二號(hào)陽(yáng)離子元素，鋰電池的下一代，還能是什么電池呢？

難不成在人類完成了鋰氧電池這個(gè)鋰電池的終極形態(tài)后，就要沒(méi)有前路了？

到時(shí)候就只能走核電池這條路了？

這是完全有可能的，以后用上了核電池之后，不管是手機(jī)還是汽車，都不用再補(bǔ)充能源了，直接用到把人給送走都沒(méi)事兒。

只不過(guò)，這種東西，就現(xiàn)在來(lái)說(shuō)，還不用考慮。

因?yàn)檫@種技術(shù)，還需要經(jīng)過(guò)許多代技術(shù)的升級(jí)，畢竟就拿核裂變技術(shù)來(lái)說(shuō)，到現(xiàn)在也不過(guò)小型化到了核潛艇上面，還做不到縮小到汽車電池的大小。

不過(guò)，就在這個(gè)時(shí)候，林曉的腦海中忽然靈光一閃。

也許是能源揭秘者光環(huán)發(fā)動(dòng)了，也許是他自己所捕捉到的靈感。

“或許還有氫電池這一步？”

他的目光微微浮動(dòng)。

元素周期表上，氫元素排在鋰的上面，也是第一號(hào)陽(yáng)離子元素，此外，氫元素在性質(zhì)上也和金屬有點(diǎn)相類似，所以氫電池的方向也是可行的？

當(dāng)然，在電池的歷史上，也已經(jīng)有了諸如鎳氫電池這種電池，不過(guò)實(shí)際上鎳氫電池其實(shí)是氫氧根離子電池，和林曉現(xiàn)在所想的這個(gè)氫電池不一樣，他所想的氫電池，可以稱之為氫離子電池，當(dāng)然，也可以稱之為——質(zhì)子電池。

氫離子一般被認(rèn)為和質(zhì)子沒(méi)有區(qū)別，因?yàn)闅湓颖旧砭褪且粋€(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子組成的，失去電子變成氫離子后，也就等于只剩下了一個(gè)質(zhì)子，所以稱之為質(zhì)子也完全沒(méi)有問(wèn)題。

而憑借著氫元素作為第一號(hào)元素的優(yōu)越屬性，如果能夠解決一個(gè)叫做質(zhì)子交換膜的難題，然后再配合上固體電解質(zhì)，鋰電池，將完全有可能被其所取代。

林曉的目光變得越發(fā)亮起，而后他便沖洗離開(kāi)了實(shí)驗(yàn)臺(tái)，再一次走到了電腦的面前，打開(kāi)電腦，在后面再一次寫(xiě)下了一個(gè)新的計(jì)劃。

質(zhì)子電池計(jì)劃

現(xiàn)在，他要把鋰硫電池，和質(zhì)子電池都抓起來(lái)，兩手都要抓，兩手都要硬。

于是就這樣很快的，他又是洋洋灑灑一萬(wàn)字寫(xiě)了下來(lái)。

“嗯，一個(gè)半小時(shí)，比之前還要更加快一些?！?p/> 當(dāng)然，大概也是質(zhì)子電池給他帶來(lái)的興趣，要稍微比那個(gè)鋰硫電池更高一些。

而后，他便興致勃勃地搜索起了論文。

如果沒(méi)有記錯(cuò)的話關(guān)于質(zhì)子交換膜的研究，還是挺多的，畢竟有一大堆研究氫燃料電池的人，一直都在試圖搞出這種質(zhì)子交換膜，并且在現(xiàn)在已經(jīng)有不少種類的質(zhì)子交換膜了。

只不過(guò)這些質(zhì)子交換膜基本上都是存在于電解質(zhì)溶液中的，而他是計(jì)劃用于固體電解質(zhì)中，也就存在一定的差別；此外，不同的質(zhì)子交換膜在成本和性能上也都有所不同，基本上成本和性能都是成正比的。

當(dāng)然，所有的這些質(zhì)子交換膜成本都比較高，也正是因此，才導(dǎo)致氫燃料電池并不廣泛用于汽車上面，同時(shí)在續(xù)航上面也還不如鋰電車能打，所以也就一直都不能實(shí)現(xiàn)普及。

而林曉現(xiàn)在，便就是要改變這樣一個(gè)局面，當(dāng)然，他要研究的并不是氫燃料電池，而是和鋰電池一樣可進(jìn)行充放電氫電池。

很快，看了幾篇相關(guān)的論文后，他便不由嘖嘖吐槽：“這玩意兒，還真是有些魚(yú)龍混雜的感覺(jué)啊?！?p/> 研究質(zhì)子交換膜的公司還挺多的，只不過(guò)絕大多數(shù)都是來(lái)湊數(shù)的，還有少部分在最有錢的公司，在發(fā)展上也都是困難重重。

“算了，還是先看看這些東西的分子式吧。”

林曉搖搖頭，不再糾結(jié)于該選哪家的質(zhì)子交換膜來(lái)參考，反正這些公司的東西都不行，還不如他自己親自來(lái)研究為好。

對(duì)他來(lái)說(shuō)，一切微觀領(lǐng)域的變化，都可以直接被他轉(zhuǎn)變?yōu)樗拇蠡玖Φ南嗷プ饔茫笏憧梢詮母颖举|(zhì)的角度來(lái)解決所面臨的問(wèn)題。

畢竟，這個(gè)宇宙間，凡是物質(zhì)的運(yùn)行，都可以解釋為四大基本力的作用。

就這樣，一場(chǎng)大概又可以記載在科學(xué)史上的研究，便再一次開(kāi)始了，畢竟，電池作為人類現(xiàn)在所掌握的技術(shù)中，除了超導(dǎo)儲(chǔ)能線圈之外唯一的大儲(chǔ)能技術(shù)，任何一次革新，都足以令科學(xué)界重視。

時(shí)間過(guò)去的很快。

接下來(lái)的幾天后，林曉也和朱誠(chéng)簽下了這項(xiàng)由金烏能源集團(tuán)的研究，最終的所有成果全都?xì)w林曉所有，包括最后的專利。

而第一期的，便高達(dá)一個(gè)億。

雖然說(shuō)金烏能源集團(tuán)為了之后在全國(guó)范圍內(nèi)鋪設(shè)可控核聚變發(fā)電站，現(xiàn)在可以說(shuō)是面臨著上千億的資金需求，不過(guò)可別忘了原先的國(guó)家電網(wǎng)公司都完全并入了金烏能源集團(tuán)中，所以其本身還是很有錢的，給林曉投資一個(gè)億也沒(méi)有什么太大的影響。

而對(duì)于林曉來(lái)說(shuō)，一個(gè)億的也算是挺多的了，雖然他現(xiàn)在確定了兩個(gè)研究目標(biāo)，屆時(shí)所花費(fèi)的錢肯定也會(huì)變多，不過(guò)說(shuō)不定到時(shí)候他還用不完這一個(gè)億呢。

當(dāng)然，最關(guān)鍵的還是這一個(gè)億是屬于的，而這個(gè)名頭，就不像一些公司找科研人員投資經(jīng)費(fèi)讓其幫忙研究某項(xiàng)需求的技術(shù)，到最后這項(xiàng)技術(shù)的所有權(quán)是歸這家公司所有的。

而現(xiàn)在這一個(gè)億是作為，也就是說(shuō)最后的所有成果都將屬于林曉。

像以前林曉所做的大部分研究，使用的都是國(guó)家的經(jīng)費(fèi)，這樣一來(lái)研究出來(lái)的東西，他自然也不能占有，這些技術(shù)的所有權(quán)都屬于國(guó)家。

所以林曉一旦研究出這樣的電池技術(shù)的話，那么考慮到電池行業(yè)的利潤(rùn)，林曉雖然已經(jīng)不在意自己有沒(méi)有錢了，但是如果能夠看到自己的賬戶上每天都能流入一大筆的錢，想想還是挺讓人有動(dòng)力的。

于是乎在接下來(lái)的研究中，他也變得更加有動(dòng)力了。