设备全部安装调试完毕后,实验室终於具备了开展研发工作的条件。李建国站在电池研发区的手套箱前,看著里面乾净的不锈钢工作檯,心里既兴奋又紧张。他知道,接下来的研发工作,才是真正的挑战 —— 如何將爷爷笔记里的 “红土矿 + 石墨储电” 思路,与末世老周教给他的未来鋰电池技术结合起来,做出高性能的新型鋰电池。

接下来的日子里,李建国几乎把所有的时间都花在了实验室里。每天早上,他都会提前来到实验室,先检查各个设备的运行状態,然后开始整理研发思路。

他把爷爷的旧笔记摊开在数据存储区的办公桌上,反覆研读那行关於红土矿的记录:“用后山红土矿磨粉,混石墨,或能存电 —— 试了两次,电压不稳,缺精密零件。”

“爷爷当年的思路是对的,只是受限於时代,没能解决电压不稳的问题。” 李建国看著笔记,心里渐渐有了方向。

他回忆起在末世时,老周跟他探討过的高密度纳米鋰电池技术 —— 老周当时说,高密度鋰电池的核心,是优化了电极材料和电解液配方:电极材料採用纳米级的石墨涂层,能增加电极的比表面积,提升导电效率;电解液则採用复合碳酸酯溶液,加入少量的鋰盐添加剂,能抑制电池充放电过程中的电压波动,提升电池的循环寿命。

“或许可以从电极材料和电解液入手,解决爷爷当年遇到的问题。” 李建国拿出一张白纸,快速写下研发思路:第一步,將红土矿样本研磨成纳米级细粉,提取其中的鋰元素,与石墨粉混合,製作成正极材料;

第二步,参考末世的复合电解液配方,用碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯按一定比例混合,加入六氟磷酸鋰作为鋰盐,製作成电解液;

第三步,用铝箔作为正极集流体,铜箔作为负极集流体,隔膜採用聚丙烯多孔膜,製作成小型鋰电池原型,然后用电化学工作站测试其充放电性能和电压稳定性。

他还想起老周提到的柔性晶片技术 —— 老周说,柔性晶片採用了更轻薄的聚醯亚胺基底材料,具有良好的柔韧性和耐高温性,能適应复杂的安装环境。

“虽然现在主要研发鋰电池,但柔性晶片的基底材料技术,或许能用於鋰电池的封装,让电池变得更轻薄、更耐用。” 李建国在笔记本上写下 “柔性基底材料 —— 后续研究方向”,作为未来的研发储备。

为了验证思路的可行性,李建国开始进行初步的实验。他先將青龙山的红土矿样本放入顎式破碎机中破碎,然后转入球磨机,研磨成粒径小於 100 纳米的细粉。接著,他用原子吸收光谱仪检测研磨后的矿粉,发现鋰元素的含量没有变化,依旧保持在 1.8% 左右,这说明研磨过程没有造成鋰元素的流失。

然后,他將研磨后的矿粉与石墨粉按 7:3 的比例混合,加入少量的粘结剂,搅拌均匀后,涂覆在铝箔上,放入真空乾燥箱中,在 80c的温度下乾燥 4 小时,製成了正极极片。

负极则採用商业化的石墨负极极片,隔膜採用聚丙烯多孔膜,电解液则按照他回忆的末世配方,用碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯按 1:1:1 的比例混合,加入 1mol/l 的六氟磷酸鋰,搅拌均匀后製成。

一切准备就绪后,李建国戴上手套,走进手套箱,开始组装鋰电池原型。他小心翼翼地將正极极片、隔膜、负极极片依次叠放好,放入铝塑膜中,进行热压封装,然后注入电解液,最后进行封口。不到半小时,一个小型的鋰电池原型就製作完成了。

他拿著製作好的鋰电池原型,走出手套箱,將其连接到电化学工作站上,设置好测试参数:充放电电压范围 3.0-4.2v,充电电流 0.1c,放电电流 0.1c。

点击 “开始测试” 按钮的瞬间,李建国的心跳不由得加速 —— 这是他结合爷爷的思路和末世技术製作的第一个鋰电池原型,测试结果將直接决定他的研发方向是否正確。

测试过程中,李建国紧盯著电脑屏幕上的数据曲线。充电曲线平稳上升,没有出现明显的电压波动;放电曲线也保持著平稳的下降趋势,放电平台稳定在 3.7v 左右。

测试结束后,电脑屏幕上显示出数据:首次充放电效率达到 85%,循环 50 次后的容量保持率为 90%,电压波动范围小於 0.05v。

“成功了!” 李建国看著测试数据,兴奋得差点跳起来。这个结果远超他的预期 —— 不仅解决了爷爷当年 “电压不稳” 的问题,而且电池的充放电效率和循环寿命都达到了商业化鋰电池的水平。

这说明他的研发思路是正確的,爷爷的红土矿思路与末世的鋰电池技术,能够完美结合。

他立刻將测试数据记录在笔记本上,还特意標註了 “首次原型製作 —— 成功”。

看著笔记本上的数据,李建国心里充满了信心。他知道,这只是研发的第一步,后续还需要优化电极材料的配比、调整电解液的配方、提升电池的能量密度和循环寿命。

但至少,他已经迈出了最关键的一步,为新型鋰电池的研发奠定了坚实的基础。

夕阳西下时,李建国才离开实验室。坐在车里,他看著窗外渐渐变暗的天色,心里却一片明亮。

熊猫的失联虽然带来了疑惑,但实验室的成功建成和首次研发的成功,让他对未来充满了希望。他知道,只要坚持下去,不仅能研发出领先时代的新型鋰电池,还能一步步揭开父亲失踪的秘密,实现爷爷当年的 “储电” 梦想。

车子驶上回家的路,李建国的脑海里已经开始规划下一步的研发计划:优化红土矿的提纯工艺,提升鋰元素的纯度;调整正极材料中红土矿粉与石墨粉的配比,进一步提升电池的能量密度;测试不同电解液配方对电池性能的影响,找到最优的配方比例…… 他相信,在这个充满希望的实验室里,他一定能创造出属於自己的辉煌。

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