骨架结构完成后,林栋开始准备安装动力系统。
由于碳纤维和凯夫拉尔的复合材料制取速度较慢,暂时无法继续升级骨架。
仅靠碳纤维并不能抵挡子弹的动能,一碰就碎,总不能凭借运气一直用有空隙的钛合金去挡。
而凯夫拉尔具有良好的韧性和能量吸收能力,与碳纤维复合后,可以让外骨骼装甲达到初步防弹的效果,并且不会增加太多额外重量。
在等待复合材料制取的过程中,为了确保装甲的高效能和长续航,林栋决定先将石墨烯电池组准备好。
他深知石墨烯电池组在提升外骨骼性能方面的重要性,只有这种高效能电池组才能为他的外骨骼提供源源不断的动力,从而掩盖他肉身已经达到第一极限的事实。
林栋来到材料实验室,看到乔治教授的学生们已经在之前的研究中成功制取了石墨烯。
实验台上整齐排列的石墨烯片让林栋感到非常满意,这些薄如蝉翼的石墨烯片在灯光下闪烁着微光。
09年,石墨烯作为一种新材料刚刚开始引起科学界的广泛关注,但尚未广泛应用于电池技术。
当时,石墨烯的研究主要集中在其独特的物理和化学性质,包括高导电性、高强度和高表面积等。
他轻轻拿起一片,感受到它的轻薄和坚韧。
正当他专注于石墨烯时,乔治教授的学生之一,莫妮卡,好奇地走上前来。
“林,你打算如何利用这些石墨烯?”
“我打算用它们来制作高效能的电池组,”林栋解释道,“石墨烯的高导电性和高表面积使它成为理想的电池材料。”
“那你具体打算怎么做呢?”
“你看着就知道了。”林栋微微一笑,开始动手操作。
他将石墨烯片与导电粘合剂混合,制备成电极材料。
林栋小心翼翼地将这些混合物均匀涂覆在金属基板上,确保每一层都薄而均匀。
接着,他将这些电极层放入高温炉中进行烘烤。
“这部分过程看似简单,但每一步都至关重要。”林栋边操作边解释。
“为什么要用高温烘烤?”莫妮卡认真记着笔记,其他学生也是如此。
“高温烘烤可以确保粘合剂的完全固化,使石墨烯片与基板结合得更紧密,从而提高电极的导电性能。”林栋耐心地回答。
在系统的帮助下,林栋的每一步操作都非常顺利。
而这些学生们,如果单独操作,可能会遇到许多困难和失败的尝试,报废率一定很高。
接下来,林栋开始准备电解液和隔膜材料。
“电解液和隔膜的选择和制备同样重要。电解液需要高纯度,而隔膜材料必须具备高离子传导性和良好的机械强度。”
尽管标签显示三菱化学的这些电解液的纯度已经达到99.9%,但林栋对三菱化学并没有完全放心。
他不想浪费制取出来的石墨烯,决定亲自检测一遍。
“要是纯度不够,三菱化学内部就得大换血了。”林栋暗想道。
他将电解液倒入一个洁净的样品容器中,先进行光谱分析。
光谱仪是个“挑剔的家伙”,它会分析电解液中不同元素发出的光谱线,精准测出其中的杂质含量。
林栋一边操作一边自言自语:“拜托,让我看到完美的数据吧,不然我今晚得加班了。”
几分钟后,光谱仪嗡嗡作响,结果显示杂质含量远低于标准值,纯度达到了99.9%。
“第一关通过了!”
接下来,他进行电导率测定,后面则是水分检测。
他取出一套卡尔费休滴定设备,开始检测电解液中的水分含量。
过高的水分会导致电池短路,这就像在你家水管里加了糖一样糟糕。
经过一番精密的操作,滴定结果显示水分含量极低。
“看来三菱化学这次做得很到位。”
最后,林栋进行杂质离子测试。
他利用离子色谱仪检测电解液中是否含有钠、钾等杂质离子。
这些杂质会像不请自来的“客人”一样影响电池的性能和稳定性。
将样品注入离子色谱仪中,林栋紧盯着仪器的分析结果。
结果显示,钠、钾等杂质离子的含量极低,远低于警戒线。
“完美。”
这一系列的检测表明,三菱化学提供的电解液完全符合高标准要求,能够为他的石墨烯电池组提供可靠的支持。
“那隔膜的作用是什么呢?”一個学生提问道。
“隔膜用于分隔电池的正负极,防止短路,同时允许离子自由通过。”林栋边解释边展示了一块纳米级的隔膜材料,“这种材料能有效防止电极之间的短路,提高电池的安全性和性能。”
莫妮卡仔细观察这块隔膜,发现它非常薄且透明,几乎看不到内部的结构。
“这隔膜看起来很特别,它是怎么制造的?”
“这是由三菱材料特制的,我让他们专门生产的。”
林栋没有进一步解释,这些特制的电解液和纳米薄膜是他的管控后手。
即使实验室里的他们都签署了严格的保密协议,也不能掉以轻心。
他将电极材料与电解液结合,制作成初步的电池单元。
再将电极与隔膜层叠在一起,形成电池芯。
这个过程需要极高的精度,稍有不慎就可能影响电池的性能。
“电池组的能量密度和充放电效率是关键,我要确保它能支持外骨骼的高强度使用。”
林栋将制备好的电池芯组装成电池组,并进行初步的测试。
他将电池组连接到测试设备上,进行充放电循环测试,记录每一个数据。
充放电效率非常高,这个石墨烯电池组的表现远远超过了林栋的预期。
通过数据来看,林栋制取的这个石墨烯电池组的能量密度达到了500 Wh/kg。
而普通的锂电池大约在200-250 Wh/kg。
“哇,那你的电池组比同体积的锂电池高了一倍啊!”莫妮卡惊叹道。
“是的,这也是为什么我要用石墨烯材料的原因。而且充放电效率也很高,可以达到90%以上。”
“那充放电时间呢?”
“完全充电时间大约为30分钟,而普通锂电池通常需要1-2小时。”
“林,你真是太厉害了!这个电池组真是完美的动力解决方案,我去告诉乔治教授这个好消息。”莫妮卡感慨道。
“谢谢大家的帮助,这只是我们的第一步,未来还有很多工作要做。”林栋谦逊地说道。
这些学生们在制取石墨烯、写论文方面都是他的得力工具人,所以他才讲解的这么耐心。
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