2016年3月初至4月底,京城北三环外,国家动力电池创新中心。
那栋灰色大楼的灯火,已经是连续四十多天没有熄灭过。
一楼中试车间被改造为封闭式洁净区,入口处加装了虹膜识别和指纹双重验证。
五位院士的团队分驻五个区域,各司其职,又紧密协同。
走廊间,萦绕着现煮养生茶与定制营养餐的温润香气。
小食堂角落布设密闭无菌智能回收柜,由综合保障专班定时闭环清运与全域消杀,环境规整洁净。
区域一侧规划了静音休憩区,配备折叠陪护床、恒温隔帘与降噪设施,专供科研人员轮换休整。
项目驻地组建专业化综合保障专班,下设后勤运维组、膳食保障组与驻场医疗救护组。
专属后厨遵循高强度科研节律,定制高能营养配餐,由专人分时段精准配送至研发工位与值守房间。
驻场医疗组配备全科医师、专业护理人员与心电监测、应急救治等全套医疗设备,常备抗疲劳、应急处置类医药耗材,全天候值守,为连续攻坚的科研人员提供全方位健康防护。
陈默的值守间,设于三楼经专项改造的涉密休息室,简约规整,舒适单人床、他要人体工学桌椅与加密数据终端一应俱全。
甚至不知道谁安排的,知道陈默喜欢养鱼,还弄了一个小型的海洋生态缸放在一侧的角落。
他的床头整齐码放着专业技术典籍,枕头下方,静静压着那份手写而成的《第四代气态锂・核心技术总纲》。
国家全方位的坚实后盾,为这场国家未来能源布局的攻坚之路保驾护航。
陈默已经四十多天,没有离开这栋楼了。
每天基本就是凌晨两点睡,六点起。
中间穿插着与张同丽院士,讨论空化泡稳定腔的设计迭代。
与南文策院士,确认锂蒸气纯度的检测数据。
与吴明汉院士,推演安全冗余方案的每一个细节。
与欧阳元院士,分析同步辐射光源拍下的空化泡动态影像。
最后,与江怀瑾院士统筹全局进度。
他的手机除了睡觉的时候,基本都处于关机状态。
外界的一切纷扰...5G投票的争论、幻想的跌落、橙子与菊花的第一科企之争、阿二法狗与橙宝AI的对战...都被隔绝在这栋灰楼之外。
“陈主任,张院士请您过去!”一个年轻工程师敲门进来。
陈默揉了揉眼睛,披上外套,走向一楼。
中试车间最里侧,张同丽院士站在一台高精度金属3D打印机前。
老太太穿着深蓝色工装,头发花白但精神矍铄,手里拿着一块巴掌大小的银灰色金属件,正在灯下仔细端详。
周围几个博士生围着她,大气都不敢出。
“陈主任,你过来看看!”张院士招了招手。
陈默快步走过去。
张院士把金属件递给他。
“空化泡稳定腔,第三版!钼钨合金基材,螺旋形涡流区加环形稳流栅,内壁纳米级抛光,粗糙度0.04微米,比预设的0.05还低!”
陈默接过,对着光看。
金属件表面光滑得像镜子,螺旋形的导流槽,精密得像是用时光雕刻出来的。
“张老师,这个精度...”
“3D打印加手工研磨!”张院士的语气里带着一丝得意:“我的徒孙熬了三个通宵,研磨膏用掉了半管!”
陈默看向旁边一个戴眼镜的年轻博士,基本和他一个年纪。
他眼睛通红,但眼神发亮。
“这几天,辛苦了!”陈默说。
“不辛苦,陈主任!”年轻的博士挠挠头:“能参与这个项目,值了!”
张院士又拿起一个稍大的部件。
“高频脉冲发生器也调试好了!
频率锁定在1.2MHz,刚好是空化泡成核的临界值。
你的理论计算,非常准!”
陈默接过,翻来覆去看了看。
“张老师,这套设备的国产化率是多少?”
“百分之百!”张院士的语气里带着自豪:“3D打印机是国产的,钼钨合金是宝太的,研磨工艺是咱们自己摸索的,老外的设备,就没让进这栋楼!”
陈默笑了:“张老师,您倒是给我省事了!”
相邻的试验区,南文策院士正盯着气相色谱仪屏幕上跳动的数字。
“南老师,纯度到了吗?”陈默走过去。
南院士没有抬头,只是抬起手,示意他等等再说话。
屏幕上的曲线,终于稳定下来了。
南院士摘下眼镜,揉了揉鼻梁。
“锂聚合物初始纯度,99.9992%。
升华后的锂蒸气纯度,99.999%,杂质含量8ppm。
现在已经达到了,你要求的低于10ppm!”
陈默看着屏幕上的数据,不由得挑眉。
“南老师,这个纯度,成本呢?”
“比第一版降低了35%!”南院士站起身,指着旁边的回收装置:“我们加了个锂蒸气回收循环系统,回收率98.7%,损耗降下来了,成本自然就低了!”
他顿了顿,看向陈默。
“陈主任,你这个第四代气态锂,什么都好,就是太费锂了。
仅仅是生成0.5克的锂蒸气,就要提纯好几公斤的原料。
如果能量产的话,锂矿和部分有色金属的消耗量,将会是个大问题的!”
陈默点头。
“所以下一阶段,我们在昆城那边的布局,就是为了解决这个问题。云省有锂矿,有有色金属,直接就地提纯,就地生产锂蒸汽,成本能再降一大截!”
南院士若有所思:“你倒是早有准备啊!”
“哈哈!”陈默笑了笑:“这不是怕把京城储备的锂材料用光了,被其他实验室的人追着打嘛!”
要知道两个月不到的时间,国家动力电池创新中心已经用掉了足足三十吨高纯度锂基原料,光是废锂回收料都能堆满半个试剂库房。
隔壁储能实验室的主任,都来敲过好几次门了,真把他们实验室当创新中心专属的初提纯工厂啊!
安全测试区设在车间最深处,四周加装了防爆墙。
吴明汉院士正盯着一个透明的密封舱,里面是一块正在接受针刺测试的样品。
旁边的工作人员穿着厚重的防护服,手持遥控器。
“开始!”吴院士的声音通过扩音器传出。
一根钢针缓缓刺入样品外壳。
“噗...”
轻微的漏气声,密封舱内瞬间四溅蓝色的果冻状凝胶。
没有火光,没有烟雾,没有爆炸。
“红外光谱触发,响应时间0.03秒,氟氮钝化凝华方案有效!”工作人员汇报。
吴院士在记录本上写下几个数字,然后走向陈默。
“陈主任,双冗余预警系统全部测试通过。
极端工况--高空低压、高温暴晒、低温冷冻、外力撞击...十二种场景,全部覆盖。
最坏的情况下,也只是电池报废,不会起火,不会爆炸!”
陈默看着密封舱里,那团被收集起来的蓝色凝胶。
“吴老师,辛苦您了!”
吴院士摇摇头:“有什么好辛苦的!我搞了一辈子搞电池安全,没见过零热失控的体系,你这个,算是开了先河了!”
同步辐射光源线站,欧阳元院士正盯着屏幕上那些不断跳动的光斑。
高亮度、高时间分辨率的X射线,穿透了空化泡稳定腔的金属壁,将内部锂蒸气空化泡的动态变化,一帧一帧地呈现在屏幕上。
“陈主任,你过来看!”欧阳院士指着屏幕。
陈默凑过去。
屏幕上,无数个直径在50到200纳米之间的空化泡正在形成、稳定、破裂。
它们的表面电荷分布不均,泡内和泡外存在着微小的电势差。
“这就是你说的‘电势差储能’!”
欧阳院士的声音里,带着一种近乎虔诚的惊叹。
“我搞了一辈子材料表征,从来没见过这种东西,它不是化学反应,是物理现象,你的理论,是对的!”
陈默盯着屏幕,没有说话。
“空化泡的稳定性比我们预想的好!”欧阳院士调出另一组数据:“在1.2MHz脉冲激发下,空化泡可持续稳定存在720小时以上!”
“你之前担心的破裂问题,至少在这个尺度上,不是问题!”
“欧阳老师,这个数据,能不能写入验证报告?”
“能!而且必须写!”欧阳院士转过身:“这是第四代气态锂技术路径,最核心的证据!”
4月28日,凌晨四点。
江怀瑾院士把陈默从床上叫起来。
“小陈,该组装了!”
陈默打着哈欠,披上衣服,跟着江院士走进中试车间。
五位院士已经全部到齐,各团队的核心骨干围在中央操作台前。
操作台上,摆着几个精密器件。
张同丽院士的空化泡稳定腔,南文策院士提纯的锂聚合物,吴明汉院士设计的双层密闭防护壳体,欧阳元院士校准的同步辐射监测探头,江怀瑾院士统筹的总装方案。
“开始吧!”江院士的声音不大,但很稳:“陈主任!第一步,你来执行!”
陈默亲手将高纯度的锂聚合物,注入空化泡稳定腔。
银灰色的粉末,在惰性气氛中缓缓升华为锂蒸气,通过螺旋形涡流区,进入环形稳流栅。
张同丽院士启动高频脉冲发生器。
1.2MHz的电磁波在腔体内激荡,锂蒸气中开始涌现无数微小的空化泡。
欧阳元院士的监测屏幕上,那些代表空化泡的光斑,像繁星一样亮起。
“空化泡成核稳定!”欧阳院士汇报。
“电势差读数0.81V,已接近理论值!”南文策院士补充。
“温度正常,无异常波动!”吴明汉院士盯着温控数据。
江怀瑾院士看着陈默:“陈主任,可以封腔了!”
陈默深吸一口气,亲手将钼钨合金的顶盖合上,拧紧螺栓。
密封圈在惰性气氛中自动锁死,发出轻微的“咔嗒”声。
操作台上,一块银灰色的长方体静静地躺在那里。
1.06升的容积,624.3克的内壳重量,仅仅0.5克的内容物(锂聚合物蒸汽+空化泡),总重量624.8克。
这只有内壳的原型电池,体积相当于一大瓶冰红茶,重量只相当于一瓶普通矿泉水,而它里面装的东西,甚至还没一片指甲盖重。
这就是人类历史上,第一块基于空化效应的第四代气态锂电势差电池。
换而言之,人类首次制造了一朵“微型乌云”,还把它塞进了电池里。
车间里,安静了几秒。
然后,张同丽院士第一个鼓掌。
接着是南文策,是吴明汉,是欧阳元,是江怀瑾。
那些熬了四十多个日夜的博士生、工程师们,有的鼓掌,有的流泪,有的抱在一起。
有些潦草的陈默站在操作台前,看着那块银灰色的电池,眼眶有些发热。
六年前,他在华强北的小作坊里手搓出第一块气态锂电池。
六年后,他在国家级的实验室里,和五位院士一起,造出了足以改变人类未来能源方式的第四代。
“江老师,成本算了吗?”他问。
江怀瑾院士递过一张纸。
“第一块,从研发到设备到材料到人工,所有费用摊下来...1.2亿!”
陈默接过纸,看了一眼,没有说话。
“这是原始电芯,没有加外层防护壳和中间保护气体,如果算上量产后的分摊,成本会大幅下降,但第一块,就是这个价!”
陈默把纸折好,放进口袋。
“不管怎么说,只要搞出来,就值了!”
第一批共生产了六块同样的原始电芯。
六块银灰色的长方体,整齐地排列在防爆盒里。
它们的核心结构完全相同:
1.06升钼钨合金内壳,0.5克内容物(锂聚合物蒸汽+空化泡),没有加装外层防护壳和中间保护气体,是纯粹的“裸芯”。
陈默与五位院士,共同确认了六块电芯的初步性能数据后,将它们装入特制的防爆运输箱。
每一块都被单独固定在减震支架上,周围填满了惰性保护材料。
箱体外部贴着醒目的红色警示标签:“一级危险品·国家绝密项目”。
“陈主任,物理所那边已经协调好了!”江怀瑾院士走过来:“明天一早,武装押运!”