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第1243章 一膜拦路（第1页）

“锂，原子序数3，原子量6.941，是最轻的碱金属元素，其化学性质非常活泼，因此具有一定的危险性。”为了说明问题，王集山随手扯了一张白纸在面前铺开，摸出一支笔开始在纸上一面画简图一面开始解释：

“先来简单介绍一下锂离子充电电池的工作原理，其主要依靠的是锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。在这一过程中，当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极，而负极的石墨是层状结构的碳，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电，也就是我们使用电池的时候，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极，回正极的锂离子越多，放电容量越高。”

谭振华看着这张王集山随后勾勒出的电池原理简图，不由得心中暗赞——老一辈的科研工作者基本功就是扎实，他们随手勾画出的图纸都是那么的工工整整，一丝不苟，看着令人赏心悦目。在他打过交道的人中，王集山是这样，陈义坚也是这样，还有许许多多的人都这这样，就连他老爸谭铭也是这样，这是无数张手绘图纸积累下的功力，哪像后来那些后生仔，天天电脑手机的，除了自己的名字，别的恐怕连个正经的汉字都写不利索了——说的就是正捧着手机傻笑的你。

“振华你看，根据这个工作原理，我们就需要在电池的正负两极之间，加上一道阻隔的物质，这个物质有两大主要作用：第一，隔离电芯正、负极片，以防止电芯内部正、负极片直接接触造成短路；第二，保证较高的离子透析率，也就是能让离子自由地在正负两极之间运动。”

“呃，王教授，为啥我听着这两个要求有点自相矛盾呢？看上去要实现你说的这两大主要作用，好像很麻烦啊！”

“麻烦的还不止两大主要功能的实现。”王集山继续道：“刚才我们说了，锂是一种很活跃的金属，锂离子也一样，这就造成了在电池充放电的过程中，有可能产生一些有危害的异常，最常见的，也是危害最大的一种异常就是发热。我们知道，充放电，其实也是一种能量输入输出的过程，而不管是能量的输入还是输出，其效率不可能做到100%，其中会损耗掉一部分，这些损耗通常是以热量的形式体现的，可是电池内部是个密闭的狭小空间，随着热量的不断累积，根据最基本的“热胀冷缩”原理，电解液的体积会膨胀，严重的甚至导致电解液的汽化，体积将进一步增大，内部压力也会越来越大，直到包裹电池的外壁承受不住了，于是就……”

“于是就“嘭”地一声，来上这么一下子。”

“嗯，那是最严重的结果，高温引燃了电池外表面的覆盖物，不过在我们的测试中，大部分的情况下不会变得那么糟糕，就是电池外面会鼓一个包。”

谭振华这算是彻底搞明白在他前世曾经闹得沸沸扬扬的“三星手机爆炸事件”的科学原理了。

“所以这层膜还得具备另一个功能——在热量累积到一定数值的时候，它能够自动关闭锂离子运动的通道，这样一来，内部运动停止了，充放电的过程不能继续执行，热量的来源也就被切断，这样就能避免极端情况的出现。”

谭振华挠挠头道：“听起来很麻烦啊，好像要给电池里装一个自动开关门的小人才能解决这个问题的样子。”

“那做这工作的小人得累死，因为他必须时刻警惕地监控整个充放电过程中的温度变化并随时准备采取措施，这种工作对集中精神的要求太高了，他恐怕得向你谭大老板要一份高薪才行。”

王集山也难得开了句玩笑，这才解释道：“实际上不用这么麻烦，通过实验，我们找到了这样的物质，也就是我刚才说的“锂膜”，这种高分子材料具有电子绝缘性，能保证正负极之间的机械隔离，同时本身有一定的孔径和孔隙率，保证了低的电阻和高的离子电导率，对锂离子有很好的透过性，同时，当温度升高到阈值的时候，锂膜会发生熔融，微孔关闭，变为绝缘体，防止电解质通过，从而达到遮断电流的目的。”

“听起来的确是科技含量很高的材料，王教授，听你的意思，我们国家不能自产这种材料是吗？它的难点主要在哪里？”

“其实这种材料从成分来说并不复杂，我们试验过，聚丙烯pp和聚乙烯pe都可以，它们的化学稳定性都足够，但难就难在，要想应用在锂电池上，这层膜必须具有足够的力学性能，包括穿刺强度、拉伸强度等，同时厚度还要尽可能小、空间稳定性和平整性好，另外最难的是，需要将材料制成微孔膜结构，这个微孔的直径在微米级别，要求很高，而且孔的排列、分布、误差都有要求，以我们华夏的能力，目前无法自主加工这种膜，我们现在采用的，是从倭国搞来的几种材料做的试验，分别由“东燃化学”和“旭化成工业株式会社”生产，根据我们的检索，这两家企业都注册大量了微孔结构高分子膜的生产专利技术，其产品广泛应用于分子筛设备中，所以我们现在实际上是面临两方面的困难——被国外技术封锁以及专利壁垒。”

谭振华明白了。

其实，这就是当前华夏面临的现状，一方面，因为先发优势，大量的高新科技成果和专利掌握在西方发达国家手中，他们要么干脆从产品到设备都对华夏进行封锁，导致国内的研发进展缓慢，比如之前的碳纤维；另一方面呢？又用大量的专利束缚住国内的研发进程，使得即便华夏突破了封锁，研发出了自己的技术，也会因为这些技术与国外同类技术的高度相似性而触及了专利壁垒而无法转化为真正的市场产品和应用——他们要么征收高额的专利授权费，比如在谭振华前世米国高通公司的做法，要么用大量的诉讼提高客户使用华夏产品的门槛，让华夏产品难以迈出国门参与国际市场竞争，这就是高科技领域中的“马太效应”。

而现在，拦在华夏锂电池行业商业化应用面前的，就是这样一层看似薄薄的，透明的膜。

捅穿了它，前方就是一马平川！

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