第493章 硫化物固態電解質的產業化大門被打開了
這個公告發出去不到1分鐘，6個名額就已經滿了。
而且教務系統的後台顯示，實際的點擊報名人數超過了300人。
當然，這條公告也被一些學生截圖發到了社交平台上，並艾特了自己在燕大和水木的朋友。
那意思很明顯，看看，李東教授也到我們學校來開講座了。
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然而，他預想中的各種檸檬精並沒有出現。
這些來自燕大和水木的學生回復的風格出奇的統一。
「加油！」
「你們一定要振作。」
「別緊張，習慣了就好。」
中科大的學生們在看到這些回復的時候，完全是懵逼的。
振作什麼？緊張什麼？習慣什麼？
…… 中科大材料科學樓的某間辦公室里。
周馳剛剛在教務系統上完成了報名，他是中科大材料科學與工程學院研二的學生。
在學院裡，他算是同齡人中比較出色的那一批人了。
在入學的第一年，他就完成了一篇關於層狀氧化物正極材料微結構調控的工作。
這篇論文發在了《acs energy letters》上。
此時，他的博士師兄梁峰走了過來。
「周馳啊，其實你去看看就行了，你不用非得上手的。」
「李東教授雖然牛，但材料合成這一塊，我估計他也只是做個示範性的教學實驗，不會太複雜。」
「對你來說，有點浪費時間了。」
其實這是院裡大多數教授和博士的普遍想法。
李東的名頭當然響，可他和材料科學之間，怎麼看都是八竿子打不著關係的。
然而周馳卻搖了搖頭。 「梁師兄，我有個同學在燕大，之前他跟李東教授做過一段時間的科研。」
「他給我說過一件很神奇的事。」
「什麼事？」
他說在李東教授身邊做科研的時候，能明顯的感覺到自己的思維變得清晰多了，很多想不通的問題一下子就想通了。
「還有這種說法？」
梁峰當然沒聽過大師效應這個詞，畢竟他的層次還不夠。
這個詞可不是開玩笑的，從哥廷根時代的希爾伯特，到哥本哈根的玻爾，再到華羅庚先生，大師效應的存在幾乎貫穿了整個20世紀的科學史。
梁峰聽到周馳這麼說，他都有點心動了。
不過想了想，還是搖了搖頭。
畢竟這個說法太玄學了，科學嘛，畢竟還是要講究科學的。
「這個說法……大概是別人以訛傳訛傳出來的。」
…… 下午2點，中科大西區材料科學樓b204實驗室。
這是一間層高接近4米的大型材料製備實驗室。
由於場地和安全的限制，學校只允許了少數人通過實驗室外的觀察窗觀看。
而絕大多數旁聽的學生則是在各自的教室或者宿舍里，通過學校的直播來觀看。
此時，李東穿著白色的實驗服，戴著護目鏡，站在手套箱前面。
他的6名助手也已經到齊了。
李東拿起點名冊，挨個點名。
「周馳。」
「到！」
「你是做層狀氧化物正極的？」
「是的，李東教授。」
「好，那你負責手套箱內的稱量和混合，球磨的參數我會告訴你的。」 「何潤之，秦佳……」
隨後，李東又挨個點了剩下人的名字，然後安排了工作。
分工完畢以後，李東朝著直播鏡頭笑著說道。
「中科大的同學們，大家好，我是李東。」
「今天這節公開課呢，可能大家還不知道我要做一個什麼樣的實驗。」
「大家都知道，現在我們用的電池都是鋰離子電池吧？」
「所以也就知道它裡面的液態電解液有一個很大的問題，就是它可燃。」
「而我這一次做的實驗，就是想找到一種固態的材料來代替液態電解質。」
李東說到這裡的時候，有懂行的人已經清楚李東要幹嘛了。
全固態電池？
但他們心裡都冒出了同一個疑問。
難道李東教授已經解決了固態電解質在空氣中不穩定的問題了？ 要知道，這個問題可難住了很多國家級項目的負責人啊。
全球從日本的豐田、三星sdi，再到寧德時代無數科研機構和企業都在往這方向上砸錢，想解決這個問題。
甚至有一些學生還知道，中科院的陳立泉院士現在正親自帶領一個國家重點研發計劃項目組，專門做的就是解決硫化物固態電解質的空氣穩定性問題。
之前大家不是說，李東教授這一次是啟發式教學實驗嗎？
怎麼就變成了這個前沿問題了？
而且……李東教授還想一堂公開課就想搞定這個？
要不是因為大家出於對諾貝爾獎得主和菲爾茲獎得主的尊重來說的話。
恐怕現在直播間就已經把李東噴成篩子了。
然而李東卻沒有再過多的解釋，他已經開始分配任務了。
「周馳，你先稱取li?s和p?s?，按摩爾比7:3混合。」
「注意啊，p?s?要最後加入，加入之後立刻密封球磨罐。」
「然後再單獨稱取sb?s?和licl。sb?s?的量按p位30%的取代比例折算，licl按化學計量比加。」 「最後加入極少量的li?o，這個量我待會會告訴你。」
「球磨參數按照……略」
要知道這兩天，李東在科學島，雖然沒有親手做過材料合成的實驗。
但唐越在帶他參觀實驗室的過程中，就已經很詳細地介紹了podld和mbe系統的操作邏輯。
以他現在的基礎屬性，理解起來自然是一點問題都沒有。
當然，如果讓他上手操作，可能還差一些火候。
但是現在不是有牛馬可以指揮嗎？
所以李東這一串操縱指令下的很準確，語速也不快，沒有給人很強的壓迫感。
那些不是材料專業的學生，在看直播的時候，只覺得李東教授好專業呀，安排的有條不紊地。
每一步該做什麼？該注意什麼？用什麼參數都說的清清楚楚的。
而那些真正學材料的學生們，感受就更加的明顯了。
剛才李東教授說的這些參數，還有操作流程，放在傳統的硫化固態電解質的製作流程里，都是常規操作。 但是在這個常規的操作里，有幾個地方他們卻看不懂，教科書上也沒教。
比如那個sb?s?的30%取代比例。
通常在硫銀鍺礦體系里做陽離子取代，取代量一般不會超過10%到15%，因為過高的取代量會破壞argyrodite的晶體結構。
但李東給出的卻是30%。
這是什麼原理？
材料的結構不會崩壞嗎？
還有那個極少量li?o。
在硫化物體系里引入氧元素，按照常規思路來看，幾乎等於自找麻煩。
因為氧的電負性遠高於硫，引入之後很容易在晶格中形成局部的氧化物析出相，反而會降低離子電導率。
但李東偏偏要加。
此時周馳正按照李東的指令，在手套箱裡操作著。
但他的心裡和這些學材料的同學想法是一樣的。 他也不懂啊。
不過他有一個長處，就是既然在做別人的助手，那隻管執行就行了，不懂的下來再問。
所以他並沒有停下手裡的工作，而是按照李東的指令將sb?s?的粉末加入球磨罐。
可就在這時他腦子好像被什麼東西敲了一下，瞬間感覺自己的思路清晰了不少。
一個理論就這麼水靈靈的出現在了他的腦海里。
軟硬酸鹼理論！
要知道硫化物電解質中的p??是硬酸，容易被水中的硬鹼，o2?攻擊，從而導致p-s鍵斷裂，釋放出h?s。
而，sb3?是軟酸。
如果用軟酸去代替硬酸，水分子中的硬鹼就失去了優先的攻擊目標。
這樣p-s的骨架被拆解的速度就會大幅的降低。
所以30%的取代量看起來特別激進，但如果晶體結構能夠容納這個比例的sb3?的話，那空氣穩定性的提升將是革命性的。
他一下子就想通了李東這一步的目的。 「那那個極少量的li?o呢？」
周馳藉助著現在清晰的思路試圖去理解李東的想法。
可是卻毫無頭緒。
「李東教授肯定有他的目的。」
想到這裡，他也壓下了想繼續分析的想法。
5分鐘後，他在稱量粉末，放置砝碼的時候，感覺腦袋又被敲了一下。
這一下又讓他理解了李東的那個極少量li?o的思路……
「如果o2?不是以析出相的形式存在，而是摻雜了方程式占據s位上的少數幾個位置。」
「那它反而會在p-s骨架上形成幾個錨點。」
「這些錨點就是p-o鍵，要知道這個鍵的鍵能是遠高於p-s鍵的。」
「所以它們的存在，就像是給房子裡的承重柱套上了鋼套一樣，整個結構的穩定性會得到很大的加強。
「而因為o2?的量極少，所以不足以形成析出相。」 「因此對離子傳輸通道的干擾也可以忽略不計。」
「原來是這樣！」
就在周馳想通這點的時候，他想起了在燕大的同學跟他說過的話。
「在李東教授身邊做科研，思路會變得特別清晰。」
「原來就是這種感覺嗎？」
他試著將這樣的感覺維持住，然後推理李東這個實驗的思路。
「如果sb取代p能降低水解速率，那在陰離子位上，是不是還可以嘗試用br?或者i?部分取代cl?，來進一步調節晶格參數？」
「而如果li?o的摻雜量能夠精確控制在s位的2%到5%之間，理論上就可以在不破壞argyrodite相純度的前提下，實現骨架的最優穩定化。」
想到這裡的時候，周馳自己都嚇了一跳。
這些方法，他以前從來沒考慮過。
此時就這麼出現了。
就在他震驚的時候，李東也沒有閒著。 他走到了何潤之和秦佳的面前，開始指導他們設定管式爐的溫控程序。
「你們要注意升溫曲線分兩段，第一段要從室溫到300攝氏度，升溫速率控制在1度1分鐘。」
「然後到300攝氏度以後，要保持這個溫度30分鐘，讓殘餘的溶劑和吸附水徹底脫離。」
「第二一段是從300攝氏度到550攝氏度，升溫速率兩度每分鐘。」
「整個過程氬氣流量保持在50 sccm……略」
何潤之認真地聽著李東的指令，然後在控溫面板上輸入參數。
李東給的這些參數設定，每一個背後都有個具體的物理化學考量。
但李東並沒有解釋。
而何潤之和秦佳最開始的時候也和周馳一樣，並不理解，他們只是照做。
可做著做著，就有一種很奇怪的感覺，他們好像能理解這些參數背後的原因了。
好像李東把這個名為參數的鑰匙給了他們，他們就用著這把鑰匙打開了以前自己從來沒有開過的那扇門。
而李東此時又指導了剩下的幾個助手，準備後續的表徵測試所需的設備。 實驗每一步都在有條不紊地推進著。
走廊外面，那一群隔著觀察窗觀看實驗的學生里有一個不是材料專業的。
他戳了戳旁邊材料專業的同學，問道。
「哎？李東教授，這個實驗做的怎麼樣啊？順不順利啊？難不難啊？」
那個材料專業的同學，緩緩地回過頭來，傻傻一笑。
「我已經看不懂了。」
「你不是這個專業的嗎？怎麼會看不懂啊？很難嗎？」
「我是這個專業的沒錯，但是我完全不理解sb的取代量為什麼到了30%還不破壞argyrodite相。」
「而且為什麼引入o2?以後不會形成雜質析出？」
「這兩個參數放在一起，按我學的都是行不通的呀。」
「但你看，xrd儀器上跑出來的衍射圖譜，這個峰型乾淨的一塌糊塗。」
他說了一大堆，但是對面那個同學完全聽不懂，他直接問道。 「你就給我說牛不牛逼吧？說那麼多，我聽也聽不懂。」
材料專業的同學嘆了口氣說道。
「我用最直白、最明確、最不繞彎子的方法告訴你。」
「李東教授目前的這個實驗方法到底行不行？我不好說。」
「因為在材料學裡，方法再牛逼，最終也是要看結果的，如果結果出來不達標，那什麼都白搭。」
「但如果他真做出了一種既有高離子電導率，又能在空氣中穩定存在的硫化物固態電解質的話……」
「他單憑專利授權的日均收益，就能達到300萬。」
「你知道三百萬是什麼概念嗎？」
對面那個同學平靜的點了點頭說道。
「知道啊，我一個月的零花錢。」
材料專業的同學：？？？
你他媽還真有錢啊！富二代，你上毛的學呀你？ ……
幾個小時過去了。
實驗也到達了尾聲。
周直馳戴著手套，小心翼翼地打開了爐管，然後從裡面取出了壓制好的白色樣品。
他的手沒有抖，畢竟是專業的，但心跳卻很快。
什麼時候材料合成能這麼順利啦？
先不說這個材料最終性能能不能達到李東教授說的那些指標。
但是一次就能合成出肉眼可見的緻密成品，這也很誇張了好嗎？
要知道材料科學研究中，合成失敗才是常態。
一種新的配方材料，從混合球磨到退火，中間任何一個環節參數有偏差的話，都會導致材料內部出現雜質、空洞、裂紋。
很多博士生三年下來做上百次合成實驗，能成功的也就十來次。
李東此時走到了周直馳的旁邊，看了看樣品，然後對周直馳說道。 「你去測一下，先跑xrd，確認相結構，然後再做eis，測試室溫離子電導率。」
周直馳點了點頭，然後拿著樣品到了表徵區。
最先出結果的是xrd。
周直馳看著檢測結果，有些顫抖地說道。
「相結構，純argyrodite相，沒有雜質析出。」
接下來，周馳又把樣品裝進測試夾具里，接好電極，啟動了esi測試程序。
幾分鐘後，數據又出來了。
他的聲音更顫抖了。
「室溫離子電導率……」
「5.3x10?3 s·cm?1！」
這個數字的含義，學過材料的人都知道。
現在全球最被看好的硫化物固態電解質li?ps?cl，室溫離子電導率通常在1到3x10?3之間。 而李東這個新組分，直接到了5.3。
這他媽已經接近傳統液態電解液的水平了。
然而就在他驚訝的時候，李東說了一句，讓在場所有人都驚訝的話。
「把樣品從手套箱裡拿出來，放在空氣中30分鐘，然後再測一次eis。」
「李東教授！」
周馳想提醒他什麼？
然而李東擺了擺手打斷他。
「我知道，照做！」
要知道，把一般的硫化物電解質暴露在空氣中十幾分鐘
它的離子電導率就會暴跌到原來的1/10以下，同時還會放出大量的有毒h?s氣體。
周馳看了看李東。
媽的，李東教授都不怕，我怕個啥？ 於是……他打開了手套箱的過渡艙門，將那片白色的樣品取了出來，放在了實驗台上。
1分鐘、5分鐘、15分鐘……
在場的所有人都看著那個白色的樣品。
它沒有變色，而且也沒有聞到硫化氫的刺鼻氣味。
30分鐘一到，周馳立即將樣品重新放入了測試夾具里，然後啟動了eis程序。
又是10分鐘後，周馳看著屏幕，聲音已經有些變形了。
「空氣暴露30分鐘後，離子電導率……4.97x10?3。」
「電導保持率，93.8%。」
此時實驗室里已經鴉雀無聲，觀察窗外學材料的同學，嘴巴就一直沒合攏過。
而李東卻依舊保持著鎮定，說道。
「測試h?s的釋放量。」
幾分鐘後氣體傳感器給出了讀數。 「h?s釋放量……」
「釋放量……」
周直馳的聲音已經完全抖得不像話了。
「0.016 cm3·g?1！」
當這個數字從周馳嘴裡傳出的時候。
實驗室里的6個助手，全部張著嘴巴，喉嚨里發出咯咯咯的聲音。
而觀察室外的一個學材料的同學腿一軟，差點直接癱坐下去。
0.016這個數字代表著什麼？
要知道傳統材料在相同條件下，h?s的釋放量通常在0.8 cm3·g?1以上。
這是0.016的五十倍
所以李東他們現在合成的這種材料，幾乎不會釋放有毒氣體。
生產線上的工人也不需要穿戴安全防護裝備，就能夠進行生產。 這個學術指標的突破，意味著硫化物固態電解質的產業化大門被打開了。
……
此時，科學島的一間辦公室里。
薛其坤坐在沙發上，端著一杯大紅袍，一邊喝著，一邊看著陳憲先輝院士。
他今天來找陳先輝，是想催一下調人的事。
之前陳先輝已經答應過他了，但這兩天一直沒有動靜。
正在薛其坤準備開口的時候，他的手機響了。
他看了一眼來電顯示，是中科大材料學院的一個老教授。
「餵？老劉啊？什麼事？」
「薛院士，您還在合城嗎？」
「在啊！」
「您方便到中科大來一趟嗎？硫化物固態電解質的空氣穩定性突破了。」 「你說什麼？」
「空氣穩定性突破了，暴露在空氣30分鐘，電導保持率超過93%，h?s釋放量壓到了0.016。」
薛其坤猛地站了起來。
「好！好！好！」
「是陳立泉院士那邊的課題組突破了嗎？」
電話那頭突然沉默了一下。
「不是陳院士那邊。」
「那是誰？」
「是李東教授在一節公開實驗課里做出來的。」
薛其坤：？？？
……
當天晚上 合城，中科院合肥物質科學研究院固體物理研究所。
這裡擁有華夏中部地區最先進的材料表徵平台。
檢測實驗室外面，站著四個人。
李東、薛其坤、陳先輝，還有一個是今天剛趕過來的陳立泉院士。
陳立泉院士是中科院院士，被學術界譽為華夏鋰電之父。
上個世紀70年代末，他就開始從事固態離子學的研究。
是國內最早一批系統研究固態電解質材料的科學家。
此時，四個人都沒有說話，他們在等待檢測的結果。
畢竟李東在公開課上那次檢測只是初步的，設備精度有限。
不一會兒，檢測室的門打開了。
一個50多歲的男人走了出來。
薛其坤一步上去就抓住了他的胳膊，問道。 「老許，怎麼樣了？」
這人叫許國慶，是固體物理研究所材料表徵中心的主任。
許國慶看了看手裡的數據表，然後露出了一個笑容。
「各項指標完全達標。」
「甚至比你們在中科大那邊測試的初步數據還要好一些。」
他話音剛落，薛其坤就哈哈大笑起來。
陳憲先輝也是看著李東，眼裡滿是笑意。
他之前就對李東做的那個熱障塗層材料的實驗有信心。
而現在再看的話，他的信心就更足了。
只有陳立泉院士嘆了口氣。
他不知道自己該高興還是該怎麼樣。
他帶著國家級項目組做了整整一年多，幾十個人日夜攻關。 光是嘗試取代元素組合，就超過了200種。
而現在，他做不到的，李東教授做到了，而且還是一堂公開課上，用了不到半天的時間，一次合成成功。
這上哪說理去啊？
想到這裡，他還是走到了李東面前。
「李東教授，恭喜你，你把我這個老頭子沒幹成的事，干成了。」
「以後就是屬於你們年輕人的天下了。」
李東連忙說道。
「陳院士，您別這麼說，沒有您這些年在固態離子學上的積累，我今天根本不可能做出這個東西。」
李東倒不是說假話，他在查閱硫化物固態電解質相關的文獻的時候，確實是讀過陳立泉院士的論文的。
要是沒有這個積累，他的思維沙盤也是跑不出這個合成路徑的。
……
此時，侯召煥院士的辦公室里。 喬凡莫名其妙的，他剛才還在做著實驗，就被侯老師叫了過來。
侯召煥院士的臉色並不好看。
但他還是朝著喬凡說道
「喬凡啊，你和李東教授有聯繫吧？」
喬凡點了點頭。
侯召煥端起茶喝了一口，然後艱難地開口道。
「你們平時可以多聯繫，有空讓他到我這邊來轉轉。」
喬凡想了想說道。
「好的老師，但是我不敢保證他有時間啊。」
「他現在在幫陳院士那邊做實驗，然後又要陪女朋友。」
侯召煥擺了擺手打斷說道。
「你就去問問嘛，他有時間就過來嘛，又不影響他陪女朋友。」 喬凡點了點頭說道。
「好吧。」
然後就離開了辦公室。
侯召煥院士對李東有沒有女朋友並不在意，但有一個人卻差點被嚇死。
常年面無表情的老張，此時一臉錯愕地坐在車裡。
李東教授有女朋友？
他有女朋友我不知道？
他的女朋友是誰？
老張覺得自己的專業性受到了前所未有的質疑。
作為李東的生活老師，他對李東日常接觸的人了如指掌。
然而現在，有人告訴他李東有女朋友了，而且他不知道。
他拿出電話，臉色嚴肅地說道。 「去給我查，和李東教授有過接觸的女性，全部查一遍。」
「重點關注近半年內有過多次私下聯繫的！」