材料领域的数学计算模型，其实并不罕见。或者说，在如今的材料学，无论是化学材料领域还是物理材料领域，亦或者是生物材料学等各种复合的领域中，通过数学模型来计算各种交叉反应以及优化实验步骤早就不是一件稀奇的事情了。川海材料研究所的化学材料模型，是徐川早些年研究人工SEI薄膜的时候专门建立起来的东西。但随着各种可控核聚变工程等各种‘大项目’的开展，别说这个化学材料模型了，就是川海材料研究所都快被他忘的差不多了。没想到这一次的锂硫电池突破，似乎和被他遗忘的化学材料模型有关。看着报告文件上的资料和数据，徐川饶有兴趣的抬起头，看向樊鹏越，开口道：“和我详细聊聊你们最后解决硫材料问题的方法和过程吧。”虽然这些东西在邮箱中有发，但他来的比较匆忙，没时间细看。樊鹏越点了点头，咳了一下清了清嗓子开口道。“锂硫电池的突破，主要点在于硫的一种同素异形体的发现。”“在无数次的实验中，锂电池研发部门一名叫做曹毅然的科研人员试图将硫和碳纳米材料结合起来，进而限制硫在电解质中危险效应。”“实验虽然没有成功，但却意外的在实验电池中发现了一种硫结晶。”“这种硫结晶是一种硫单质，叫做‘单斜伽马相硫’，是硫的同素异形体之一。”“一开始的时候也没人在意，毕竟锂硫电池中的硫化合物形成是很常见的事情，硫的同素异形体虽然少见，但并不是不可能形成。”“直到后续的充放电实验进行时，通过大数据分析工具才发现，这种‘单斜伽马相硫’竟然不与碳酸盐电解质反应，可以消除了形成多硫化物的风险”樊鹏越简单的解释了一下起因经过，徐川微蹙着眉头，有些诧异的问道：“如果我没记错的话，‘单斜伽马相硫’在在95°C下的环境中并不会稳定的存在吧？”硫的同位素和同素异形体很多，‘单斜伽马相硫’就是同素异形体中的一种。这种同素异形体并不是什么新的发现，早在上个世纪开采石油的时候，科学家就在天然的原油矿中发现了这种物质。不过对于材料学来说，每年发现或在实验室中合成制造出来的新物质何止成百上千。别的不说，硫的同素异形体已经发现和命名的就多达几十种，一种早就发现过的硫结晶，自然很难引起科研人员的注意力。不过后续的发现，它不与碳酸盐电解质反应，可以消除了形成多硫化物风险的价值足够值得投入资金建立项目进行研究了。正如徐川所预料的一般，沙发对面，樊鹏越点了点头，开口说道。“的确，‘单斜伽马相硫’的稳定性的确是个很大的问题，但是它的价值足够值得投入资金建立项目进行研究了。”“因此后续锂硫电池研究部建立了一个专项小组，对‘单斜伽马相硫’进行深入化的研究，了解它在室温下保持稳定的单斜晶硫生成背后的确切机制。”徐川点点头，没有说话继续听着。这才是传统材料实验室的正常研发步骤之一，通过实验累计数据，发现异常，针对性检查，确认有无价值，无价值就排除，有价值就后续再进行投入。对面，大师熊则继续简略的解释着：“不过寻找‘单斜伽马相硫’室温稳定的机制很难，到现在都没什么进展。”“而解决这个问题的核心，在于材料计算模型。”顿了顿，樊鹏越喝了口水润了下嗓子，接着道：“在‘单斜伽马相硫’发现后，按照研究所的传统习惯，我们将它的各种性质和属性数据录入进了你之前建立的那个化学材料计算模型里面。”“后面模型更新后，通过超算对材料进行了稳定性的模拟组合，结果还真让我们找到了稳定‘单斜伽马相硫’的材料”徐川翻阅着手中的报告文件，在里面看到了稳定‘单斜伽马相硫’的材料。意外又在意料之中的物质碳材料中‘石墨’！万能的碳材料，在这一刻又双叒叕派上了用场。当然，这次上场的并不止它一个，除了碳材料以外，还有氮和钠材料。事实上，因为碳具有很强的结合能力，可以与元素形成稳定的键，从而构成有机分子的机理，使用各种碳材料，如石墨烯，碳纳米管等材料来进行各种化合物之间的稳定是很常见的事情。在锂硫电池中，使用碳材料来稳定硫的性质也一直都是各大实验室和研究机构的主要研究方向之一。如果是在其他领域，或许其他实验室早就成功了。但在电池领域，就完全不同了。众所周知，完整石墨晶格的非极性表面与极性多硫化物的相互作用较弱，会导致臭名昭著的穿梭效应和较差的硫转化动力学。在锂电池中，这都是无法接受的缺陷，会分别导致电池可能出现高温自燃爆炸和电池容量降低，充放电效率降低等风险。这两项，可以说是刚好卡在了电池的命门上。也导致了碳材料，至少石墨材料在锂硫电池中的前景算不上多么的光明。但是在化学材料计算模型的模拟验算中，石墨材料却是重要的组成部分。通过超算的助力，化学材料计算模型分析出了稳定‘单斜伽马相硫’的材料。简单的来说，通过在石墨晶格中设计了五边形缺陷，以打破π-共轭的完整性，使局部电子分布同时增强多硫化物的亲和力并加速硫转化动力学。而DFT计算表明，与完整的石墨晶格相比，五边形缺陷可以打破-共轭的完整性，诱导局部电子分布，从而促进多硫化物的亲和性，降低硫转化障碍，进而从而提高锂硫电池的储能性能。不止如此，在实验的过程中，川海材料研究所还发现，在实验锂硫电池中，即便是在充放电的反应体系中，有限的生成了LiSn（n＞2）化合物这种会破坏电解液的物质，也会因为五边形缺陷的碳材料表面吸附作用而聚集起来，累积在正负极的骨架附近。这也间接的抑制了锂硫材料中的硫材料穿梭效应，解决了碳材料在锂硫电池中最大的缺陷。翻过了记载着关于理化性质分析的这一部分，徐川看向了最后锂硫电池的组测试部分。那些常规的电池循环测试就没必要多说了，基本都在标准之上。达不到标准，大师熊也不可能来烦恼他。值得注意的是，作为硫宿主的合成碳材料，在0.1C条件下循环100次后显示出2275mAhg-1的高可逆容量，并且在3C条件下循环600次后显示出长期循环稳定性，每次循环仅有0.035%的低容量衰减。毫无疑问，这项数据为电池的高效催化剂提供了基础。众所周知，锂硫电池长时间不使用效率是会下降的。这是锂硫电池的电化学反应过程是一种不可逆反应，因此如果长时间不使用，电池的容量和性能将受到损失。但从这项数据来看，五边形缺陷的碳材料在电池中起到了一定的催化作用，可以极大的延长电池的放置寿命和使用寿命。整体来说，这种新型锂硫电池，简直完美！将手中的实验报告放在了桌上，徐川抬头看向大师熊樊鹏越，开口道：“辛苦你们了，过两天给你们开庆功宴，该发的奖励和福利都会有的！”锂硫电池的突破，毫无疑问会给川海材料研究所，也就是给他带来一大笔的资金。而且更重要的是，从实验数据来看，石墨晶格中五边形缺陷与各种材料的强聚合反应在工业应用领域的广泛前景。根据这项研究成果，他们可以围绕着它建立起来一系列，如不同化合物、生产、用途、混合配比等等不同领域的专利。进而在碳材料领域和锂硫电池领域分别建立起不同的完整专利壁垒。这将是川海材料研究所的新护城河！更关键的是，从锂硫电池的研发上，他重新看到了化学计算材料模型的‘高光’！这个一度被他遗忘的工具，在材料学领域的潜力，比他想象中的要更加巨大！相比起这个锂硫电池和碳复合材料本身而言，对于这一点，徐川尤为期待。单从锂硫电池的研发来看，说化学计算材料模型是整个研发过程的关键也不过分。毕竟要从无数种材料中找到适配和稳定‘单斜伽马相硫’的材料，难度可以说比登陆火星都大。而化学材料计算模型却为川海材料研究所节省了大量的时间和精力，直接找到了一条不敢说最适合，但却是完成可行道路。说它未来会成为材料学的‘核武器’，完全是有可能的。“樊师兄，关于锂硫电池、石墨五边形缺陷晶格材料等方面的专利申请、论文的编写和投稿之类的事情，就交给你了。”了解了一下锂硫电池研发的情况后，徐川开口下达指令道：“专利的申请越快越好，研究所需要新的护城河，也需要新的资金收入来源。”对面，樊鹏越点了点头，道：“这个没问题，研究所有对应的部门和专业的人员负责这些事。只是.”微微顿了顿，他抬头看向徐川，接着问道：“只是专利的申请下来后，后续的推广，你还亲自参与吗？”之前研究所推出的人工SEI薄膜专利和锂离子电池，就是徐川亲自站台宣传的。而从站在研究所管理的角度来说，樊师兄自然是希望徐川帮忙宣传一波的。毕竟以他的名气，绝对能吸引来全世界的注意。徐川笑了笑，道：“我就不站出来了，这种事情樊师兄你看着安排就行，研究所也不是刚成立的时候没有名气和渠道，需要我帮忙站台。”“行，随便你了。”樊鹏越点了点头，应了一声也没太在意，虽然徐川站出来对研究所有帮助，但对于他个人的名声来说，还是有那么一些影响的。毕竟在国内的传统观念中，科学家，学者这种人，不说应该与贫穷挂钩，但也应该是远离金钱的。虽然这种风气不对，但过去几十年形成的观念早已经深入人心，要想扭转过来不是那么容易的事情。聊了一会后，徐川突然想起来了一件事，开口道：“哦，对了，关于锂硫电池后续的专利授权，在授权的时候附加一个条件。”“你说。”徐川：“国外的厂商按照正常的流程来进行谈判就行，国内的厂商在商谈的时候要求获得专利授权的厂商在巴陵那边建立一套锂硫电池的生产工厂，并且严格要求控制生产过程中的环境污染。”闻言，樊鹏越笑着开口道：“小师弟这是照顾家乡的发展？”徐川点点头，道：“嗯，可以这样说，毕竟我也是从巴陵那边走出来的，有能力的情况下还是可以支持支持家乡的发展的。”微微顿了顿，他接着道：“关于工厂的建立和发展，在商谈的过程中你直接说这个要求是我提出来的就行。”“至于补偿方案，樊师兄你这边找人评估一下，然后按照评估的条件进行上升百分之二十的范围进行补偿，别让答应要求的企业吃亏。”对于他提出来的请求，相信国内的电池厂商看在他的面子上肯定会有不少的企业会考虑，甚至可能会选择吃亏合作。但对于徐川来说，其他企业吃亏合作他就相当于欠人情了。能用钱解决的事情，就别动用人情。尤其是到了他这个高度，人情这种东西就更难处理了。樊鹏越点了点头，应道：“行，这个要求我记下来了，还有其他的吗？”徐川：“暂时没有了，先抓紧时间将各国的专利申请下来吧。”樊鹏越笑着道：“恭喜小师弟了，等锂硫电池的相关专利申请下来，在福布斯富豪榜上的位置又可以往前挪动个至少几十名了。”徐川笑着摆摆手，道：“你知道的，我对钱不感兴趣~”