此时,李东穿着白色的实验服,戴着护目镜,站在手套箱前面。
他的6名助手也已经到齐了。
李东拿起点名册,挨个点名。
“周驰。”
“到!”
“你是做层状氧化物正极的?”
“是的,李东教授。”
“好,那你负责手套箱内的称量和混合,球磨的参数我会告诉你的。”
“何润之,秦佳……”
随后,李东又挨个点了剩下人的名字,然后安排了工作。
分工完毕以后,李东朝着直播镜头笑着说道。
“中科大的同学们,大家好,我是李东。”
“今天这节公开课呢,可能大家还不知道我要做一个什么样的实验。”
“大家都知道,现在我们用的电池都是锂离子电池吧?”
“所以也就知道它里面的液态电解液有一个很大的问题,就是它可燃。”
“而我这一次做的实验,就是想找到一种固态的材料来代替液态电解质。”
李东说到这里的时候,有懂行的人已经清楚李东要干嘛了。
全固态电池?
但他们心里都冒出了同一个疑问。
难道李东教授已经解决了固态电解质在空气中不稳定的问题了?
要知道,这个问题可难住了很多国家级项目的负责人啊。
全球从日本的丰田、三星SDI,再到宁德时代无数科研机构和企业都在往这方向上砸钱,想解决这个问题。
甚至有一些学生还知道,中科院的陈立泉院士现在正亲自带领一个国家重点研发计划项目组,专门做的就是解决硫化物固态电解质的空气稳定性问题。
之前大家不是说,李东教授这一次是启发式教学实验吗?
怎么就变成了这个前沿问题了?
而且……李东教授还想一堂公开课就想搞定这个?
要不是因为大家出于对诺贝尔奖得主和菲尔兹奖得主的尊重来说的话。
恐怕现在直播间就已经把李东喷成筛子了。
然而李东却没有再过多的解释,他已经开始分配任务了。
“周驰,你先称取Li2S和P2S5,按摩尔比7:3混合。”
“注意啊,P2S5要最后加入,加入之后立刻密封球磨罐。”
“然后再单独称取Sb2S3和LiCl。Sb2S3的量按P位30%的取代比例折算,LiCl按化学计量比加。”
“最后加入极少量的Li2O,这个量我待会会告诉你。”
“球磨参数按照……略”
要知道这两天,李东在科学岛,虽然没有亲手做过材料合成的实验。
但唐越在带他参观实验室的过程中,就已经很详细地介绍了PODLD和MBE系统的操作逻辑。
以他现在的基础属性,理解起来自然是一点问题都没有。
当然,如果让他上手操作,可能还差一些火候。
但是现在不是有牛马可以指挥吗?
所以李东这一串操纵指令下的很准确,语速也不快,没有给人很强的压迫感。
那些不是材料专业的学生,在看直播的时候,只觉得李东教授好专业呀,安排的有条不紊地。
每一步该做什么?该注意什么?用什么参数都说的清清楚楚的。
而那些真正学材料的学生们,感受就更加的明显了。
刚才李东教授说的这些参数,还有操作流程,放在传统的硫化固态电解质的制作流程里,都是常规操作。
但是在这个常规的操作里,有几个地方他们却看不懂,教科书上也没教。
比如那个Sb2S3的30%取代比例。
通常在硫银锗矿体系里做阳离子取代,取代量一般不会超过10%到15%,因为过高的取代量会破坏Argyrodite的晶体结构。
但李东给出的却是30%。
这是什么原理?
材料的结构不会崩坏吗?
还有那个极少量Li2O。
在硫化物体系里引入氧元素,按照常规思路来看,几乎等于自找麻烦。
因为氧的电负性远高于硫,引入之后很容易在晶格中形成局部的氧化物析出相,反而会降低离子电导率。
但李东偏偏要加。
此时周驰正按照李东的指令,在手套箱里操作着。
但他的心里和这些学材料的同学想法是一样的。
他也不懂啊。
不过他有一个长处,就是既然在做别人的助手,那只管执行就行了,不懂的下来再问。
所以他并没有停下手里的工作,而是按照李东的指令将Sb2S3的粉末加入球磨罐。
可就在这时他脑子好像被什么东西敲了一下,瞬间感觉自己的思路清晰了不少。
一个理论就这么水灵灵的出现在了他的脑海里。
软硬酸碱理论!
要知道硫化物电解质中的P5+是硬酸,容易被水中的硬碱,O2?攻击,从而导致P-S键断裂,释放出H2S。
而,Sb3+是软酸。
如果用软酸去代替硬酸,水分子中的硬碱就失去了优先的攻击目标。
这样P-S的骨架被拆解的速度就会大幅的降低。
所以30%的取代量看起来特别激进,但如果晶体结构能够容纳这个比例的Sb3+的话,那空气稳定性的提升将是革命性的。
他一下子就想通了李东这一步的目的。
“那那个极少量的Li2O呢?”
周驰借助着现在清晰的思路试图去理解李东的想法。
可是却毫无头绪。
“李东教授肯定有他的目的。”
想到这里,他也压下了想继续分析的想法。
5分钟后,他在称量粉末,放置砝码的时候,感觉脑袋又被敲了一下。
这一下又让他理解了李东的那个极少量Li2O的思路……
“如果O2?不是以析出相的形式存在,而是掺杂了方程式占据s位上的少数几个位置。”
“那它反而会在P-S骨架上形成几个锚点。”
“这些锚点就是P-O键,要知道这个键的键能是远高于P-S键的。”
“所以它们的存在,就像是给房子里的承重柱套上了钢套一样,整个结构的稳定性会得到很大的加强。
“而因为O2?的量极少,所以不足以形成析出相。”
“因此对离子传输通道的干扰也可以忽略不计。”
“原来是这样!”
就在周驰想通这点的时候,他想起了在燕大的同学跟他说过的话。
“在李东教授身边做科研,思路会变得特别清晰。”
“原来就是这种感觉吗?”
他试着将这样的感觉维持住,然后推理李东这个实验的思路。
“如果Sb取代P能降低水解速率,那在阴离子位上,是不是还可以尝试用Br?或者I?部分取代Cl?,来进一步调节晶格参数?”
“而如果Li2O的掺杂量能够精确控制在S位的2%到5%之间,理论上就可以在不破坏Argyrodite相纯度的前提下,实现骨架的最优稳定化。”
想到这里的时候,周驰自己都吓了一跳。
这些方法,他以前从来没考虑过。
此时就这么出现了。
就在他震惊的时候,李东也没有闲着。
他走到了何润之和秦佳的面前,开始指导他们设定管式炉的温控程序。
“你们要注意升温曲线分两段,第一段要从室温到300摄氏度,升温速率控制在1度1分钟。”
“然后到300摄氏度以后,要保持这个温度30分钟,让残余的溶剂和吸附水彻底脱离。”
“第二一段是从300摄氏度到550摄氏度,升温速率两度每分钟。”
“整个过程氩气流量保持在50 sccm……略”
何润之认真地听着李东的指令,然后在控温面板上输入参数。
李东给的这些参数设定,每一个背后都有个具体的物理化学考量。
但李东并没有解释。
而何润之和秦佳最开始的时候也和周驰一样,并不理解,他们只是照做。
可做着做着,就有一种很奇怪的感觉,他们好像能理解这些参数背后的原因了。
好像李东把这个名为参数的钥匙给了他们,他们就用着这把钥匙打开了以前自己从来没有开过的那扇门。
而李东此时又指导了剩下的几个助手,准备后续的表征测试所需的设备。
实验每一步都在有条不紊地推进着。
走廊外面,那一群隔着观察窗观看实验的学生里有一个不是材料专业的。
他戳了戳旁边材料专业的同学,问道。
“哎?李东教授,这个实验做的怎么样啊?顺不顺利啊?难不难啊?”
那个材料专业的同学,缓缓地回过头来,傻傻一笑。
“我已经看不懂了。”
“你不是这个专业的吗?怎么会看不懂啊?很难吗?”
“我是这个专业的没错,但是我完全不理解Sb的取代量为什么到了30%还不破坏Argyrodite相。”
“而且为什么引入O2?以后不会形成杂质析出?”
“这两个参数放在一起,按我学的都是行不通的呀。”
“但你看,XRD仪器上跑出来的衍射图谱,这个峰型干净的一塌糊涂。”
他说了一大堆,但是对面那个同学完全听不懂,他直接问道。
“你就给我说牛不牛逼吧?说那么多,我听也听不懂。”
材料专业的同学叹了口气说道。
“我用最直白、最明确、最不绕弯子的方法告诉你。”
“李东教授目前的这个实验方法到底行不行?我不好说。”
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