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第566章 锂电池

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  “王总工,说说你的看法。”

  “我记得一九五八年有一篇论文,作者是哈里斯,他系统地研究了有机溶剂中锂的电化学行为。哈里斯发现,在碳酸丙烯酯这种溶剂中,锂的电化学行为相当稳定。他制备的锂-氟化铜电池,开路电压达到了三点二伏,能量密度估算下来,每公斤可以达到两百瓦时以上。”

  “两百瓦时?”老张眼睛一亮,“那已经很接近三百了。”

  “是的。”王成点头,“这还是五八年的水平。这两年,美国人肯定又有进步。如果我们能赶上他们的步伐,三百瓦时不是不可能的。”

  郝仁抬起右手,敲了敲桌子:“王总工,你对这个体系了解多少?”

  “说实话,没有多少。”王成耸了耸肩,非常坦诚地说道,“我只是在文献上看过一些,自己没有亲手做过实验。但我觉得,这个方向值得尝试。”

  郝仁微微点头,然后看向四九城电池厂的同志:“你们觉得呢?”

  “郝总经理,对于王总工所说的锂—碳酸丙烯酯体系,这个方向确实很有潜力,但是风险也很大。”有人起身回答,“我们国内在有机电解液方面几乎是空白,连最基础的工作都没有做过。要从头开始建立一整套技术体系,需要大量的人力物力,而且不一定能成功。”

  “做,有可能成功;不做,那就一定不会成功!”郝仁果断地说道。

  当下,再没有谁能比郝仁更知道锂电池的重要性了。

  单从军事角度来讲,锂电池的高能、轻便特性将首先改变“单兵装备”和“尖端武器”的形态。

  比如重达十几公斤的702步谈机,需要背负笨重的干电池或蓄电池。

  锂电池可让电台重量骤降至2-3公斤,通话时间延长数倍。每个班长、炮前观察员都能配发可靠电台,实现“班组信息化”,步兵侦察、炮兵校射的实时性会提升一个时代。

  还有红旗-1/2号防空导弹、上游-1号反舰导弹等。它们的电子系统若用上锂电池,可省去沉重的铅酸电池和发电机,导弹本身能更轻、射程更远。

  更重要的是,单兵便携式防空导弹(类似毒刺)和反坦克导弹(类似红箭-73但更早)的电源小型化难题被攻克,我国可能在六十年代中期就列装世界领先的单兵制导武器,使得苏军坦克集群再无横冲直撞的可能。

  除此之外,还有七十年代下水的09I型(孩)潜艇。

  它的降噪与续航核心问题之一是电池组。锂电池的能量密度是铅酸电池的3-5倍,能让核潜艇的备用推进系统、声呐浮标电源等设备极大减重,甚至可能催生常规动力潜艇AIP不依赖空气推进的早期实现——用锂电池组在水下低速静默航行数周,这将彻底改变周边海域的水下对抗态势。

  郝仁端起茶杯,喝了口水:“同志们,今天这个会,我不是来听大家说‘不行’的。我和张书记过来,是想和大家一起想办法,找出‘行’的路。”

  “我刚才听到大家讨论,觉得很有启发。”

  “有人说正极材料是瓶颈,有人说电解液是难点,有人说负极材料是关键。这些都对。但我想问的是,如果我们把这些难点一个个解决,有没有可能做出一个能量密度达到三百瓦时的电池?”

  “郝总经理,如果只考虑实验室的可能性,我认为是有希望的。”电池厂的同志举起了手,“比如,如果我们能实现以下三个条件:使用锂做负极,使用一种比容量高的正极材料,再配合一种电化学窗口宽的非水电解液,那么电池的电压可以达到三到四伏,能量密度达到三百瓦时是有可能的。”

  话音刚落,立刻有人接道:“我同意你的看法,我认为锂这个方向,是最有希望的。锂是最轻的金属,密度只有水的百分之五十三,电极电位是最负的。如果能把锂用在电池里,能量密度一定会有显著的提高。”

  “但是锂太活泼了。”有人质疑。

  “是啊,我们在实验室里接触过锂,这东西遇水就烧,甚至爆炸。要在电池里安全地使用锂,难度太大了。”

  郝仁大手一挥:“那就想办法不让它遇水。”

  “您的意思是?”

  “我的意思是,如果我们使用非水电解液,锂就不会和水反应了。同时,我们可以研究一种方法,在锂表面形成一层保护膜,让它即使在空气中也能稳定。”郝仁继续提示道,“据我所知,苏联有一些学者在研究锂表面的钝化问题。他们发现,在特定的电解液中,锂表面会自然形成一层致密的固态电解质膜,这层膜能传导锂离子,但不传导电子,从而保护锂不继续反应。”(备注:此处为六十年代锂电池的构想,只为引出膜概念)

  “固态电解质膜……”王成说出了一个名词,“这一点很关键,如果能利用好这层膜,也许就能解决锂的安全问题。”

  见王成似有所懂,郝仁不打算在这个问题上耽搁下去。

  他话锋一转,直接过渡到下一个问题:“还有正极材料,必须要找到一种可以和锂匹配的材料。”

  “过渡金属氧化物怎么样?”林国栋说,“比如二氧化锰,在锂体系中应该能工作。”

  电池厂方面给出否定:“二氧化锰的比容量不高,而且循环稳定性差。”

  “如果用亚硫酰氯呢?”

  “亚硫酰氯?它好像是液体吧?”

  “是的,在锂-亚硫酰氯体系中,亚硫酰氯既是正极材料,又是电解液溶剂。这种电池的理论能量密度非常高,据文献上介绍能达到每公斤五百瓦时以上。”

  王成皱起了眉头:“这种东西毒性很大吧?”

  “很大,而且腐蚀性很强。安全性和毒性是它的两个大问题。”林国栋思索着说道,“但它给我们提供了一种思路,即——液体做正极是完全可以的。”

  听到这里,会议室里顿时响起了一阵窃窃私语。

  郝仁没有理会耳边的嘈乱,而是用手指轻轻叩着桌面:“这个锂-亚硫酰氯体系的方案,做到什么程度了?”

  “尚且停留在实验室阶段,主要是解决亚硫酰氯的纯化和电池的密封问题。但原理上已经验证了,确实能放出很高的电压和容量。”林国栋答道。

  郝仁又转向王成:“从技术角度上看,这条路子到底可行不可行?”

  王成沉吟了一下,推了推眼镜:“从电化学原理上讲,液体正极确实有独特优势。正极物质直接溶解在电解液里,反应界面无限大,不存在固体正极那种活性物质利用率低的问题。而且亚硫酰氯的还原电位很高,配合锂负极,开路电压能做到三点五伏以上。”

  他暂停了一下,语气变得谨慎起来:“但是,毒性、腐蚀性、安全性,这三个问题每一个都能让人头疼一辈子。尤其是亚硫酰氯遇水会放出氯化氢和二氧化硫,都是剧毒气体。一旦电池漏液,操作人员会有生命危险。”

  “王工说得对。”电池厂方面表示道,“我们以前做研究时,接触过氯化亚砜,那东西呛得要命,稍微闻一点就眼泪鼻涕直流。要搞这种电池,防护设备得跟上,操作规程得重新制定,不是一天两天的事。”

  郝仁点了点头,没有立刻表态。

  直到老张轻声提醒,他才抬起头来:“既然液体正极在原理上可行,而且能量密度远高于我们的目标,那我们就应该在这个方向上下大功夫!”

  “当然了,眼下的这个锂-亚硫酰氯体系还是存在问题的。”

  “但我们可以放开思路地想一想,能否用其它的有机液体代替亚硫酰氯?或者把思路放得再开一些,能不能寻找一种锂盐,将其溶解在有机液体中,成为电池正极?!”

  锂电池的研发过程,是走过几十年弯路的。

  郝仁若是想一步到位,那几乎是不可能的。但这不妨碍他从正极、负极、隔膜、封装工艺等等各方面,分别着手,然后再整合到一起,形成最终的锂电池方案。

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