Scholar’s Advanced Technological System ระบบปั้นอัจฉริยะ - ตอนที่ 350 รุ่งอรุณแห่งยุคแบตเตอรี่ซัลเฟอร์

หลังจัดการเรื่องของเหว่ยเหวินเสร็จ ลู่โจวก็กลับไปที่ออฟฟิศแล้วเตรียมพาวเวอร์พอยนต์

เขาใช้เวลาหนึ่งอาทิตย์เพื่อทำ’แบบจำลองเชิงทฤษฎีของโครงสร้างพื้นผิวสัมผัสเคมีไฟฟ้า’

เมื่อลู่โจวทำพาวเวอร์พอยนต์เสร็จ จู่ๆ เขาก็ได้รับสายจากหยางสวี่

น้ำเสียงที่ตื่นเต้นดังมาจากปลายสาย

“เราทำได้แล้ว! เราทำได้แล้ว!”

ลู่โจวได้ยินน้ำเสียงดีอกดีใจของอีกฝ่ายจึงเอ่ยถามทันที “แบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์?”

หยางสวี่พยักหน้าด้วยความตื่นเต้น “ใช่! กระบวนการคิดของคุณถูกต้อง เราสามารถใช้กลูโคสเป็นสารตั้งต้นและเลือกโคพอลิเมอร์ของพอลิอะนิลีนออกซีมพอลิไพรโรลเป็นสารสร้างรูพรุน เราวิเคราะห์ขอบเขตพื้นผิวจนถึง 3022m2/g แล้วสร้างคาร์บอนนาโนสเฟียร์แบบกลวงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแค่ 69nm ได้สำเร็จ”

หยางสวี่ดื่มน้ำไปเล็กน้อยแล้วกระแอมเบาๆ เขาแทบอดใจพูดต่อไม่ได้

“จากนั้น เราก็ผสมคาร์บอนทรงกลมแบบกลวงกับซัลเฟอร์ด้วยการเคลือบผิวทางเคมีและประกอบเข้ากับแม่พิมพ์แบตเตอรี่เพื่อทำการทดสอบประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ ผลการทดลองสุดท้ายค่อนข้างน่าพึงพอใจ”

“ส่วนที่เหลือผมจะไม่พูดผ่านโทรศัพท์ ผมได้ส่งข้อมูลการทดลองที่เกี่ยวข้องไปยังเมลของคุณแล้ว ไปดูเลยครับ!”

“โอเค ฉันจะไปดู”

ลู่โจวตื่นเต้นไปกับความตื่นเต้นของหยางสวี่ เขาจึงวางสายแล้วเข้าไปเช็กอีเมล

มีเมลของหยางสวี่อยู่ในกล่องจดหมาย

ลู่โจวดาวน์โหลดไฟล์แนบแล้วเปิดไฟล์ข้อมูลการทดลอง เขาแปลงมันเป็นไฟล์พีดีเอฟแล้วอ่านไปทีละบรรทัดอย่างละเอียดถี่ถ้วน

ข้อมูลการทดลองนี้มีทั้งข้อมูลการทดสอบประสิทธิภาพแบตเตอรี่ ภาพถ่ายเอสอีเอ็มและรวมไปถึงกราฟข้อมูล

เป็นไปตามที่หยางสวี่กล่าวไว้ ประสิทธิภาพของวัสดุใหม่นี้ค่อนข้างดีเลย ไม่แปลกใจที่หยางสวี่จะตื่นเต้นขนาดนี้

เมื่อเทียบกับคาร์บอนนาโนสเฟียร์แบบกลวงแบบดั้งเดิมกับถ่านกัมมันต์นาโนสเฟียร์โดยใช้โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ ถ่านกัมมันต์นาโนสเฟียร์มีประสิทธิภาพมากกว่าสารประกอบซัลเฟอร์เจ็ดสิบเปอร์เซ็นต์

นี่เป็นเพียงระดับมหภาคเท่านั้น ในระดับกล้องจุลทรรศน์น่าสนใจยิ่งกว่านั้นอีก

ซัลเฟอร์ไอออนที่ถูกฝังอยู่ในคาร์บอนทรงกลมแบบกลวงสามารถหลบหนีออกจากรูพรุนบนพื้นผิวของคาร์บอนทรงกลมแบบกลวง แถมมันยังสามารถทำปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้ากับลิเธียมไอออนที่เคลื่อนตัวไปยังอิเล็กโทรดขั้วบวกอย่างเป็นระเบียบรวมไปถึงการเกิด Li2S2 และ Li2S ระหว่างคาร์บอนทรงกลม สิ่งนี้จะทำให้รูพรุนอุดตันไม่ให้ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของวงจรเคมีไฟฟ้า

ในทางกลับกันเนื่องจากการชาร์จประจุของซัลเฟอร์ไอออนในนั้นสัมผัสกับลิเธียมไอออนอย่างจำกัด การรวมตัวกันของสารประกอบ LiSn สายยาวจึงถูกหลีกเลี่ยงไป

ทุกคนรู้ว่าโมเลกุล LiSn สายยาวละลายได้ง่ายในสารละลายอินทรีย์ และนั่นเป็นพื้นฐานของชัตเติลเอฟเฟกต์ กลไกการก่อตัวของโมเลกุลเหล่านี้ลดลงได้ มันจะป้องกันการสูญเสียของวัสดุอิเล็กโทรดขั้วบวกโดยสมบูรณ์

ไม่เพียงแค่นั้น ต่อให้สารประกอบ LiSn จำนวนเล็กน้อย (โดยที่ n มากกว่า 2) ก่อตัวขึ้นในระบบปฏิกิริยา เนื่องจากคุณสมบัติดูดซับพื้นผิวของคาร์บอนทรงกลมแบบกลวง สารประกอบพอลิซัลไฟต์จะถูกกักอยู่ในวัสดุอิเล็กโทรดขั้วบวก นี่จะช่วยให้ป้องกันมันจากการแพร่กระจายผ่านพื้นผิวของวัสดุและในอิเล็กโทรไลต์

การป้องกันสองชั้นนี้จะช่วยลดผลของชัตเติลเอฟเฟกต์ให้เหลือน้อยที่สุด

เมื่อลู่โจวอ่านการวิเคราะห์คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีเสร็จ เขาก็ดูการทดสอบแบตเตอรี่

จากการทดลองแบตเตอรี่ที่ทำโดยสถาบันวัสดุเชิงคำนวณจินหลิง เมื่อปริมาณซัลเฟอร์อยู่ที่เจ็ดสิบสามเปอร์เซ็นต์ความสามารถในการยับยั้งการแพร่กระจายของสารประกอบพอลิซัลไฟต์อยู่ในยอดอิเล็กโทรไลต์ แม้แต่หลังจากวงจรแบตเตอรี่ ห้าร้อยรอบ ประสิทธิภาพของคูลอมบ์ก็ยังอยู่ในระดับสูง

เมื่อปริมาณซัลเฟอร์อยู่ที่เจ็ดสิบห้าเปอร์เซ็นต์ปัจจัยอื่นอย่างความหนาแน่นของพลังงาน ความหนาแน่นของปริมาณพลังงาน ก็ยังอยู่ในระดับที่เหมาะสม

หยางสวี่ตั้งชื่อคาร์บอนทรงกลมแบบกลวงชนิดใหม่ว่า HCS-2 ตามชื่อที่ลู่โจวตั้งไว้

วัสดุใหม่ชนิดนี้นำไปใช้ได้มากกว่า HCS-1 อย่างไม่ต้องสงสัย!

“สมบูรณ์แบบ”

ลู่โจววางรายงานการทดลองบนโต๊ะแล้วหยิบโทรศัพท์ออกมา เขาโทรหาไวท์ เชอร์รีแดน ผู้จัดการทั่วไปของสตาร์สกายเทคโนโลยี เขาบอกไวท์ให้เริ่มต้นยื่นจดทะเบียนสิทธิบัตรระหว่างประเทศทันที

เมื่อพิจารณาถึงโอกาสอันกว้างขวางของวัสดุนี้ สตาร์สกายเทคโนโลยีจะแยกสิทธิบัตรเป็นส่วนๆอย่างสารประกอบ การผลิต การใช้งาน และอัตราการผสมซัลเฟอร์ต่อวัสดุ HCS-2 มันจะทำให้การปกป้องสิทธิบัตรมีความแข็งแกร่ง

ถ้าทุกอย่างเป็นไปได้ด้วยดี ลู่โจวจะได้หมายเลขสิทธิบัตรก่อนสิ้นเดือนและเริ่มเขียนวิทยานิพนธ์

ความสำเร็จของวัสดุ HCS-2 ส่วนหนึ่งเกิดจากวิธีวัสดุเชิงคำนวณ นี่เป็นตัวอย่างสำคัญของแบบจำลองเชิงทฤษฎีของโครงสร้างพื้นผิวสัมผัสเคมีไฟฟ้าของเขาอย่างไม่ต้องสงสัย

เมื่อนึกถึงทฤษฎีของเขาถูกนำไปใช้ ลู่โจวก็ตั้งหน้าตั้งตารอด้วยความคาดหวัง…

…

ไวท์มีฝีมือมาก เขาส่งเอกสารทั้งหมดและผ่านการยื่นขอสิทธิบัตรแล้ว

หลังได้รับหมายเลขสิทธิบัตร ลู่โจวก็เริ่มเขียนวิทยานิพนธ์ทันที

บทความล่าสุดเกี่ยวกับ HCS-1 ก็เป็นเขาเขียนเช่นกัน เขาจึงสามารถใช้รูปแบบและโครงสร้างเดียวกันในวิทยานิพนธ์นี้ เขาเขียนวิทยานิพนธ์นี้เสร็จในสามวัน

เขาเลือกวารสารไซเอินซ์เป็นเป้าหมายการส่ง

หลังส่งวิทยานิพนธ์เสร็จ เขาก็เริ่มเตรียมตัวสำหรับการประชุมที่สถาบันมักซ์พลังค์

อย่างไรก็ตามวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ทำให้กองบรรณาธิการของไซเอินซ์ปวดหัว

การส่งวิทยานิพนธ์ไปไซเอินซ์เป็นงานอดิเรกของผู้ยิ่งใหญ่หลายท่าน ยกตัวอย่าง เดวิด ชอว์ก็เป็นหนึ่งในนั้น

และไอเอินซ์ก็ต้อนรับวิทยานิพนธ์เหล่านั้น ท้ายที่สุดแล้วผู้ยิ่งใหญ่ก็ทำให้ไซเอินซ์มีชื่อเสียงอันดีในชุมชนวิชาการ

อย่างไรก็ตามศาสตราจารย์ลู่ได้ส่งวิทยานิพนธ์สามฉบับในครึ่งปี มันเกินไปหน่อยแล้ว…

ปัญหาไม่ใช่ตัววัสดุ HCS-2 บรรณาธิการวารสารวิชาการสาขาคณิตศาสตร์ส่วนใหญ่ในแผนกไม่อยากจะเชื่อเลยว่าลู่โจวจะมีความก้าวหน้าครั้งใหญ่ในวัสดุ HCS-1 ในเวลาอันสั้นแบบนี้

ไม่ต้องพูดถึงเลยว่าวิทยานิพนธ์สารประกอบคาร์บอนซัลเฟอร์ของศาสตราจารย์สแตนลีย์ยังอยู่ใน JACS เช่นกัน

ทุกคนมีเหตุผลที่สงสัยว่าศาสตราจารย์ลู่อาจแข่งขันกับศาสตราจารย์สแตนลีย์เกี่ยวกับโปรเจกต์แบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์ และศาสตราจารย์สแตนลีย์อาจตีพิมพ์ผลการทดลองที่ไม่สมบูรณ์

สิ่งนี้เคยเกิดขึ้นในชุมชนวิชาการมาก่อน

กองบรรณาธิการของไซเอินซ์ตัดสินใจส่งมอบวิทยานิพนธ์ให้กับผู้ตรวจสอบ

ผู้ตรวจสอบเป็นศาสตราจารย์บาเวนดิจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์

เช่นเดียวกับครั้งก่อน ศาสตราจารย์ท่านนี้ยอมรับคำขอตรวจสอบและทำการทดลองของลู่โจวซ้ำทีละขั้นตอนโดยออกเงินด้วยตัวเอง

เขารู้สึกทึ่งกับผลลัพธ์ที่ได้

บาเวนดิประสบความสำเร็จอีกครั้ง…

………………………………….