第103章 这就是我们理想中的负极材料
第103章 这就是我们理想中的负极材料
“嗯，我也是在查看实验数据的时候，恰好想到了这个方向罢了。其实要是实验时间足够的话，我们早晚也是要进行循环次数的极限测试的。”
“哎，道理是这个道理，但真正做起实验来，时间永远是不够用的。要是再过几个月才发现这个问题，再去进行详细的研究，不知道要耽误多少的时间。”
想到这，徐洲不禁也有些无可奈何。
即使现在看来，之前自己的实验思路也是没有问题的，但宁晨却总能比自己更敏锐的找到关键的实验思路。
徐洲总觉得，宁晨好像有什么特殊能力一般，但作为一名坚定的唯物主义者，徐洲知道这并不是什么科学的想法。
徐洲也只能承认，和真正的天才相比，自己还是显得普通了一些。
就在宁晨和徐洲讨论这些问题的时候，隋枫已经带着试样回到了实验室。
见到隋枫回来，徐洲兴奋的问道：
“隋枫，已经测完了吗？”
“是的，我到那之后，老师就安排我进行实验了。”
隋枫去的时候，正好赶上检测中心老师休息的时间，不过因为徐洲的电话，检测中心还是非常爽快的帮隋枫安排了实验。
“怎么样，看出原因了吗？”
“嗯，大概是因为在负极材料表面生成的钝化层。具体的还是看扫描电镜的图像吧。”
说着，隋枫将刚刚做完的扫描电镜图像找了出来，给宁晨和徐洲看了过去。
看到扫描电镜的图像，宁晨和徐洲也都看出了图像中的物质是什么。
“没错，确实是负极材料表面的钝化层。可是这为什么会对锂电池循环容量造成如此急剧的影响呢？”
其实在锂电池充放电的过程中，形成这种钝化层是非常正常的事情。
因为电解液会与电极材料不断的进行反应，这些反应生成的物质，就会慢慢在电极材料附近进行积累，形成一层钝化层。
这种钝化层会对电极材料的性能产生一些影响，这些影响有好有坏，其中的一种负面影响，就是会降低电极材料的充放电效率，特别是对负极材料的影响更为明显。
但这种影响往往是比较缓慢的，并不会对锂电池的性能造成断崖式的影响。
这个时候，宁晨突然想到了什么，继续查看起隋枫做的这些扫描电镜图像。
“不对……多孔硅纳米材料的体积，相比之前好像有了比较明显的变化。或许，这才是造成这个现象出现的根本原因。”
想到这，宁晨说道：
“徐老师，你看这里的图像。你觉不觉得，这里的多孔硅纳米材料，体积好像有些变化？”
其实以图像的精度来看，这种变化并不是太容易被发觉，只是宁晨对于这种多孔硅纳米材料非常的熟悉，因而才会敏锐的察觉到这种变化。
“没错，刚刚我也有这样的感觉。这么说来，很可能是因为在负极材料表面生成的钝化层，对多孔硅纳米材料起到了压迫作用。这种压迫作用正常只会缓慢的降低负极材料的循环性能，但随着这种作用的不断积累，就有可能对多孔硅纳米材料产生结构性的破坏。”
经过一番分析，徐洲找到了出现这个现象可能的机理，宁晨听完也对此表示着赞同。
“是的，多孔硅纳米材料相比于常规的碳负极材料，各项物理性质还是要脆弱一些。即便加入了金属物质，这种情况并没有彻底的被解决。”
找到了实验现象的原因后，宁晨和徐洲都陷入了沉默之中，各自思考起解决这个问题的方法。
隋枫则是在一旁等待着，反正隋枫也知道，这种级别的问题，肯定不是自己能够解决的。
这个时候，徐洲似乎又想到了什么主意，对宁晨说道：
“我们可以这样尝试一下。在硅和金属的复合材料外层，再加入一层较薄的碳结构。这种碳结构可以阻止电解液和多孔硅纳米材料的直接接触，同时对电池的能量密度也不会有明显的影响。”
听到徐洲的方案，宁晨也不禁用力的点了点头。
碳材料具有良好的导电性、体积变化小、适当的嵌锂能力等优点，非常适合与硅基复合材料进行结合。
宁晨不禁在心中感叹，徐洲在材料领域上的确很有自己独到的想法，很多地方都值得宁晨去学习。
接下来的时间里，徐洲和宁晨继续研究着解决这个问题的具体方案。
首先，多孔纳米硅-金属负极材料的实验还需要继续进行，他们要找到最适合与多孔硅进行搭配的金属物质。
其次，在材料外层添加碳层的思路上，他们也要进行大量的实验工作。
比如说，是选择添加石墨，碳纳米管，还是中间相碳微球。
添加的碳层要多厚，才能够在保护多孔纳米硅的同时，也不会影响到电池的容量。
硅和碳的复合物，要通过什么样的方法进行合成，等等。
徐洲、宁晨等人一起讨论了几天，才将实验方案确定了下来。
……
时间一天天过去，徐洲、宁晨、隋枫等人一起进行了大量的实验，在经历了无数次失败的同时，也收获了很多非常有价值的实验现象和实验结论。
经过改良之后的负极材料，在电池寿命上有了明显的提升，同时在经历多次充放电循环之后，也不会再出现可逆容量明显下降的情况了。
而在这期间，宁晨也完成了有关秋成同猜想第二阶段的证明工作，并将其整理成论文，再次投递到了《米国数学会杂志》。
证明工作进行到这里，宁晨也知道，距离自己彻底解决秋成同猜想，也只有一步之遥了。
到了学期期末，为了早一些拿到本科学位证和毕业证，宁晨连续完成了三十多个科目的期末考试。
这听起来是项不可思议的事情，学校一开始也跟宁晨再三确认，是否真的要在一学期就考这么多的科目。
不过在宁晨的不断坚持下，学校还是同意了宁晨的请求。
其实这对于宁晨来说这并不算什么，因为很多考试科目的知识自己早就学完了，并不需要宁晨在上面投入太大的精力。
每一科的考试，宁晨也都会在考试开始后半个小时左右，就完成作答并提前交卷，就像走马观一般轻松。
最终的成绩，也证明了宁晨真的具有这样的成绩。
不仅每一科都顺利的通过，而且绝大部分科目的成绩都达到满分或是接近满分，这让老师们都感到惊叹不已。
这代表着宁晨仅用了几乎不到两年的时间，就修完了材料和数学的本科双学位。
宁晨剩下需要做的，就是完成毕业设计和毕业答辩了。
而因为宁晨在这两个领域，都已经做出了非常优秀的成果，不需要再另外进行毕业设计，毕业答辩也只是走走过场就可以了。
……
寒假开始之后，宁晨没有马上回家，而是暂时留在学校，继续进行着有关硅基负极材料的实验。
现在的实验已经进入到了收尾阶段，经过不断的测试，大家找到了几种有潜力进入到应用阶段的硅基锂电池负极材料。
这其中，最令大家满意的，是一种多孔纳米硅-银-碳的复合材料。
经过大量的测试，这种材料表现出了较高的首次可逆容量，在多次循环后，可逆容量依然维持在一个较高的水平上。
而因为碳层的保护作用，多孔硅纳米粒子并不会受到电解液的影响，即便是500次循环之后，电池的可逆容量也没有再出现急剧下滑的情况。
金属银的加入，虽然让锂电池的成本提升了一些，但仍然在可以接受的范围内。
徐洲向许寿告知了实验组的实验进度，许寿得知实验组已经有了这些突破之后，马上表示会尽快飞往盛州，了解相关的实验情况。
(本章完)
“嗯，我也是在查看实验数据的时候，恰好想到了这个方向罢了。其实要是实验时间足够的话，我们早晚也是要进行循环次数的极限测试的。”
“哎，道理是这个道理，但真正做起实验来，时间永远是不够用的。要是再过几个月才发现这个问题，再去进行详细的研究，不知道要耽误多少的时间。”
想到这，徐洲不禁也有些无可奈何。
即使现在看来，之前自己的实验思路也是没有问题的，但宁晨却总能比自己更敏锐的找到关键的实验思路。
徐洲总觉得，宁晨好像有什么特殊能力一般，但作为一名坚定的唯物主义者，徐洲知道这并不是什么科学的想法。
徐洲也只能承认，和真正的天才相比，自己还是显得普通了一些。
就在宁晨和徐洲讨论这些问题的时候，隋枫已经带着试样回到了实验室。
见到隋枫回来，徐洲兴奋的问道：
“隋枫，已经测完了吗？”
“是的，我到那之后，老师就安排我进行实验了。”
隋枫去的时候，正好赶上检测中心老师休息的时间，不过因为徐洲的电话，检测中心还是非常爽快的帮隋枫安排了实验。
“怎么样，看出原因了吗？”
“嗯，大概是因为在负极材料表面生成的钝化层。具体的还是看扫描电镜的图像吧。”
说着，隋枫将刚刚做完的扫描电镜图像找了出来，给宁晨和徐洲看了过去。
看到扫描电镜的图像，宁晨和徐洲也都看出了图像中的物质是什么。
“没错，确实是负极材料表面的钝化层。可是这为什么会对锂电池循环容量造成如此急剧的影响呢？”
其实在锂电池充放电的过程中，形成这种钝化层是非常正常的事情。
因为电解液会与电极材料不断的进行反应，这些反应生成的物质，就会慢慢在电极材料附近进行积累，形成一层钝化层。
这种钝化层会对电极材料的性能产生一些影响，这些影响有好有坏，其中的一种负面影响，就是会降低电极材料的充放电效率，特别是对负极材料的影响更为明显。
但这种影响往往是比较缓慢的，并不会对锂电池的性能造成断崖式的影响。
这个时候，宁晨突然想到了什么，继续查看起隋枫做的这些扫描电镜图像。
“不对……多孔硅纳米材料的体积，相比之前好像有了比较明显的变化。或许，这才是造成这个现象出现的根本原因。”
想到这，宁晨说道：
“徐老师，你看这里的图像。你觉不觉得，这里的多孔硅纳米材料，体积好像有些变化？”
其实以图像的精度来看，这种变化并不是太容易被发觉，只是宁晨对于这种多孔硅纳米材料非常的熟悉，因而才会敏锐的察觉到这种变化。
“没错，刚刚我也有这样的感觉。这么说来，很可能是因为在负极材料表面生成的钝化层，对多孔硅纳米材料起到了压迫作用。这种压迫作用正常只会缓慢的降低负极材料的循环性能，但随着这种作用的不断积累，就有可能对多孔硅纳米材料产生结构性的破坏。”
经过一番分析，徐洲找到了出现这个现象可能的机理，宁晨听完也对此表示着赞同。
“是的，多孔硅纳米材料相比于常规的碳负极材料，各项物理性质还是要脆弱一些。即便加入了金属物质，这种情况并没有彻底的被解决。”
找到了实验现象的原因后，宁晨和徐洲都陷入了沉默之中，各自思考起解决这个问题的方法。
隋枫则是在一旁等待着，反正隋枫也知道，这种级别的问题，肯定不是自己能够解决的。
这个时候，徐洲似乎又想到了什么主意，对宁晨说道：
“我们可以这样尝试一下。在硅和金属的复合材料外层，再加入一层较薄的碳结构。这种碳结构可以阻止电解液和多孔硅纳米材料的直接接触，同时对电池的能量密度也不会有明显的影响。”
听到徐洲的方案，宁晨也不禁用力的点了点头。
碳材料具有良好的导电性、体积变化小、适当的嵌锂能力等优点，非常适合与硅基复合材料进行结合。
宁晨不禁在心中感叹，徐洲在材料领域上的确很有自己独到的想法，很多地方都值得宁晨去学习。
接下来的时间里，徐洲和宁晨继续研究着解决这个问题的具体方案。
首先，多孔纳米硅-金属负极材料的实验还需要继续进行，他们要找到最适合与多孔硅进行搭配的金属物质。
其次，在材料外层添加碳层的思路上，他们也要进行大量的实验工作。
比如说，是选择添加石墨，碳纳米管，还是中间相碳微球。
添加的碳层要多厚，才能够在保护多孔纳米硅的同时，也不会影响到电池的容量。
硅和碳的复合物，要通过什么样的方法进行合成，等等。
徐洲、宁晨等人一起讨论了几天，才将实验方案确定了下来。
……
时间一天天过去，徐洲、宁晨、隋枫等人一起进行了大量的实验，在经历了无数次失败的同时，也收获了很多非常有价值的实验现象和实验结论。
经过改良之后的负极材料，在电池寿命上有了明显的提升，同时在经历多次充放电循环之后，也不会再出现可逆容量明显下降的情况了。
而在这期间，宁晨也完成了有关秋成同猜想第二阶段的证明工作，并将其整理成论文，再次投递到了《米国数学会杂志》。
证明工作进行到这里，宁晨也知道，距离自己彻底解决秋成同猜想，也只有一步之遥了。
到了学期期末，为了早一些拿到本科学位证和毕业证，宁晨连续完成了三十多个科目的期末考试。
这听起来是项不可思议的事情，学校一开始也跟宁晨再三确认，是否真的要在一学期就考这么多的科目。
不过在宁晨的不断坚持下，学校还是同意了宁晨的请求。
其实这对于宁晨来说这并不算什么，因为很多考试科目的知识自己早就学完了，并不需要宁晨在上面投入太大的精力。
每一科的考试，宁晨也都会在考试开始后半个小时左右，就完成作答并提前交卷，就像走马观一般轻松。
最终的成绩，也证明了宁晨真的具有这样的成绩。
不仅每一科都顺利的通过，而且绝大部分科目的成绩都达到满分或是接近满分，这让老师们都感到惊叹不已。
这代表着宁晨仅用了几乎不到两年的时间，就修完了材料和数学的本科双学位。
宁晨剩下需要做的，就是完成毕业设计和毕业答辩了。
而因为宁晨在这两个领域，都已经做出了非常优秀的成果，不需要再另外进行毕业设计，毕业答辩也只是走走过场就可以了。
……
寒假开始之后，宁晨没有马上回家，而是暂时留在学校，继续进行着有关硅基负极材料的实验。
现在的实验已经进入到了收尾阶段，经过不断的测试，大家找到了几种有潜力进入到应用阶段的硅基锂电池负极材料。
这其中，最令大家满意的，是一种多孔纳米硅-银-碳的复合材料。
经过大量的测试，这种材料表现出了较高的首次可逆容量，在多次循环后，可逆容量依然维持在一个较高的水平上。
而因为碳层的保护作用，多孔硅纳米粒子并不会受到电解液的影响，即便是500次循环之后，电池的可逆容量也没有再出现急剧下滑的情况。
金属银的加入，虽然让锂电池的成本提升了一些，但仍然在可以接受的范围内。
徐洲向许寿告知了实验组的实验进度，许寿得知实验组已经有了这些突破之后，马上表示会尽快飞往盛州，了解相关的实验情况。
(本章完)