Когда страны мира были в смятении, созвали экстренные совещания, чтобы справиться с «угрозой», исходящей от Центра квантовых сверхвычислений, с другой стороны, в Китае, в Цзиньлине, в штаб-квартире Исследовательского института материалов Цюаньхай, в просторной лаборатории группа ученых в белых халатах напряженно смотрела на данные на различных экспериментальных приборах, их лица выражали серьезность.
Эти исследователи были сотрудниками лаборатории по разработке литий-воздушных батарей, и их единственным проектом была разработка литий-воздушных батарей.
Но это был не легкий путь, они уже несколько лет застряли на нем.
Во второй половине этого года лаборатория по разработке литий-воздушных батарей отказалась от традиционных материалов на основе углерода, которые легко взаимодействовали с литий-оксидными материалами, и пересмотрела активный материал, заменив их металлическими оксидными катализаторами и изолирующими мембранами.
Несмотря на то, что эксперименты показали, что это правильное направление, использование последних позволило им увеличить количество циклов зарядки литий-воздушной батареи более чем до 120, а также очевидно увеличить реакционную активность за счет наноструктурного дизайна.
Однако по-прежнему существует ряд проблем с изолирующей мембраной, которая отвечает за обмен кислородом с воздухом и поддержание реакции электролита.
Например, пористость и механическая прочность далеки от целевых показателей, изолирующая мембрана не может эффективно препятствовать проникновению азота, что приводит к образованию нестабильных побочных продуктов, таких как Li3N, которые напрямую разрушают емкость и т.д.
Смотря на график изменения содержания лития, напоминающий резкое падение на фондовом рынке, профессор материаловедения Ло Лин, переманиваемый из Сямэньского университета несколько лет назад, вздохнул и сказал:
"Похоже, наша последняя разработка снова провалилась."
Изолирующая мембрана литий-воздушной батареи является наиболее важным ключевым компонентом батареи. Ее функция заключается в подаче кислорода в литий-ионную батарею и изоляции азота, водяного пара, углекислого газа, благородных газов и других других «вредных» примесей.
На самом деле в этой области они добились значительного прогресса.
За исключением азота, большинство вредных примесей можно решить с помощью нового металлооксидного катализатора и изолирующей мембраны, разработанных в прошлом году.
Но это не имеет значения.
Если азот не решен, литий-воздушная батарея просто бесполезна и может быстро превратиться в бесполезные плитки.
Хотя это утверждение немного преувеличено, это правда.
N реагирует с литием или промежуточными продуктами реакции, образуя электрохимически инертный нитрид лития, который быстро расходует литий в электролите, одновременно покрывая активные места электрода, что приводит к резкому снижению емкости.
Причина, по которой изучение литий-воздушных батарей так сложно, заключается в том, что литий как металл слишком активен.
Кислород, азот, водяной пар, фтор, хлор, бром, йод, сера, фосфор, угарный газ, углекислый газ. Почти любой элемент, который можно найти в атмосфере, может реагировать с ним при комнатной температуре.
Эта реакционная способность подобна автобусу, к которому может подойти любой.
В лаборатории другой ученый по имени Ван Ан почесал свою почти лысую голову, нахмурился и после некоторого раздумья сказал:
"Но это лучший метод, который мы смогли разработать. Нельзя же отказаться от кислорода и заняться изучением литий-азотных батарей?"
Рядом другой исследователь покачал головой и сказал: "Хотя нитрид лития действительно можно использовать в литий-ионных батареях, мы изучаем литий-воздушные батареи."
"Нитрид лития как быстрый ионный проводник не имеет прямой связи с механизмом работы литий-воздушной батареи."
Услышав это, Ван Ан также вздохнул и сказал: "Три года? Сколько раз мы меняли направления исследований в области литий-воздушных батарей?"
Кто-то пожал плечами и ответил: "Не знаю, но, наверное, больше двадцати."
Услышав этот ответ, на лице Ван Аня появилась горькая улыбка: "Возможно ли, что литий-воздушные батареи просто не могут быть сделаны?"
Услышав это, в конференц-зале воцарилась тишина.
Если литий-воздушные батареи не могут быть сделаны, то чем же они занимались эти три года?
Конечно, никто не оспаривал слова Ван Аня.
На самом деле, в области исследований литий-воздушных батарей всегда были две точки зрения: сторонники и противники.
Сторонники считают, что если найти подходящую селективную мембрану, то можно непрерывно использовать кислород из атмосферы, создав литий-воздушную батарею с энергоемкостью до 5200 Втч/кг.
А противники считают, что смертельная слабость воздушного электрода – это неразрешимая проблема, и литий-воздушные батареи – это просто проект по поиску финансирования.
Когда в лаборатории воцарилась мертвая тишина, раздался голос с направления двери.
"Нет, литий-воздушные батареи возможны!"
Открыв дверь и войдя в лабораторию, Су Чуань, улыбаясь, положил на серебристый лабораторный стол данные симуляций, привезенные из Балинга, и сказал:
"Я завершил симуляции 'изолирующей мембраны' для литий-воздушной батареи с помощью суперкомпьютера Бесконечного Кванта. С помощью математической модели, основанной на квантовой теории микроскопической сути электрохимии, я нашел хотя бы один возможный способ."
"В поезде на высокоскоростном поезде я проверил эту 'изолирующую мембрану' математически, и теоретически она полностью работоспособна."
"Проблему с изоляцией азота, которая вас больше всего беспокоит, возможно, удастся решить с ее помощью."
В лаборатории атмосфера снова погрузилась в тишину, но на этот раз она была совершенно другой. Все смотрели на Су Чуаня с растерянным, удивленным и изумленным видом.
После долгой паузы Ван Ань, который только что сомневался в возможности создания литий-воздушных батарей, глубоко вздохнул и спросил: "Тогда что нам нужно делать?"
Услышав это, Су Чуань улыбнулся и указал на флешку на столе, сказав: "Ответ находится внутри!"
По распоряжению Су Чуаня сотрудники лаборатории по исследованию литий-воздушных батарей сразу же приступили к работе, начав эксперименты по изготовлению на основе переданных им данных симмуляций.
После нескольких часов напряженной работы сотрудники лаборатории по исследованию литий-воздушных батарей наконец-то изготовили 'селективную мембрану', предназначенную для отрицательного электрода литий-воздушной батареи, и немедленно приступили к ее экспериментальным испытаниям.
Такая высокая эффективность не должна вызывать удивления, учитывая, что в исследовательском институте по материалам для литий-ионных батарей Чуахай есть самая развитая и передовая система исследований литий-ионных батарей в мире.
Не преувеличение сказать, что практически любое экспериментальное оборудование и приборы, которые можно использовать в исследованиях литий-ионных батарей, можно найти здесь.
В лаборатории, предназначенной для измерения ионной проводимости и проницаемости кислорода, Ван Ань, с изумлением глядя на данные экспериментов на экране компьютера, был поражен.
"Невероятно, стабильность этой композитной пленки просто зашкаливает!"
На столе рядом с ним, на лабораторном столе, стоял набор аккумуляторных пресс-форм и камера с защитной атмосферой, предназначенная специально для сборки аккумуляторных пресс-форм и проведения испытаний.
Для исследовательского института по материалам для литий-ионных батарей Чуахай, который начинал с литий-ионных батарей, такого количества экспериментального оборудования было не меньше восьмидесяти комплектов.
Конечно, стоит отметить, что экспериментальное оборудование не является тем, что стоит внимания.
То, что действительно поразило Ван Аня, — это собранная наспех литий-воздушная батарея в экспериментальном оборудовании, а также данные экспериментов, отображаемые на экране.
Показатели ионной проводимости и проницаемости кислорода на экране практически не менялись, как будто были запечатлены навсегда на стандартной линии.
Неважно, как он менял атмосферное давление или добавлял вредные примеси, такие как водяной пар и углекислый газ, в экспериментальный газ, этот тонкий слой, словно самый ответственный охранник, блокировал всех несанкционированных лиц (вредные вещества) снаружи литий-ионной батареи.
Только кислород и небольшое количество благородных газов, безвредных для электролита внутри литий-воздушной батареи, могли проникнуть внутрь.
Самое главное — азот. Они потратили несколько лет, пытаясь решить эту главную проблему, и теперь она была полностью решена.
Данные экспериментных тестов показали, что в электролите, защищенном этим 'изолирующим обменом', не происходит образования нитрида лития.
Ну, почти не происходит.
Но показатель нитрида лития был в самом низу, а количество, которое он производил, было настолько незначительным, что не влияло на его коммерческое использование при повторении эксперимента.
Смотря на данные экспериментов на экране, Ван Ань, опомнившись от потрясения, словно вспомнил что-то, резко встал и хотел распечатать данные экспериментов, чтобы доложить об этой удивительной новости Су Чуаню.
Но прежде чем он успел выйти, дверь лаборатории распахнулась.
Увидев спешащего Ван Аня, Су Чуань улыбнулся и спросил: "Как результаты тестов?"
В лаборатории Ван Ань, чуть не столкнувшись с Су Чуанем, быстро остановился, его глаза были полны изумления.
“Другие части я не знаю, но показатели ионной проводимости и проницаемости кислорода у меня уже готовы.”
“Ионная проводимость больше 2.5×10, проницаемость кислорода >85 Barrer,сопротивление азота
Обновлено: 04.04.2026