嘉寧市。

元界智控總部研發(fā)實驗室。

陸安回到公司便著手在公司內部物色人員，組建一個電池研發(fā)團隊，推進解決武裝機器人的電池技術。

現(xiàn)在市面上的主流鋰電池，其能量密度大致在125至150whkg之間。

武裝機器人是耗能大戶，這點電池能量密度根本就是杯水車薪。

目前用在武裝機器人身上的電池，采用的就是市面上的主流商用鋰電池，能量密度在130whkg左右。

電池85公斤的重量，充滿電也就在10.5度電左右。

武裝機器人全功率運行，一小時就得消耗5度左右的電量，10度電也就只有2小時的續(xù)航時長。

想讓武裝機器人具備實戰(zhàn)基礎，續(xù)航時長至少要提高十倍以上。

短時間內，現(xiàn)在的那些電池廠商是肯定做不到的。

不過對于陸安來說是輕松拿捏，超高能量密度電池暫時不搞，先拿出一個高能量密度電池方案來。

回到公司后，陸安就快速新建文件夾：

拓普離子晶格-液態(tài)金屬復合固態(tài)電池，簡稱“固態(tài)晶格能量電池”

這種電池是利用具有特殊拓撲結構的固態(tài)離子導體作為骨架和電解質，結合室溫液態(tài)金屬負極和新型高容量正極材料，實現(xiàn)高能量密度、快速充放電，同時兼具優(yōu)異的安全性。

固態(tài)晶格能量電池的能量密度是當前頂級鋰電池的8到20倍以上。

陸安打算給第一代固態(tài)晶格能量電池定在2500至3000whkg峰值，但這還不是該電池的峰值極限，其理論值上限是可以達到6000至7500whkg之間。

能量密度是衡量電池性能的關鍵指標，表示單位質量或體積的電池所能儲存的能量。

而2500-3000whkg的能量密度，意味著每千克電池可以儲存2500-3000瓦時的電能，相當于當下還沒走出實驗室的頂級鋰電池的8至20倍水平。

陸安設計的固態(tài)晶格能量電池，其負極材料為“室溫液態(tài)金屬合金”，采用鎵-銦-錫合金的改良變體，摻雜少量元素鋅、鉍以優(yōu)化性能，在室溫下保持液態(tài)。

液態(tài)金屬的流動性從根本上消除了枝晶生長的可能性，解決了固態(tài)電池最大的安全隱患。

在充放電過程中，液態(tài)金屬可以自由流動，完美適應體積變化，尤其是在與高容量正極材料配對時，不會產生應力導致結構破壞。

液態(tài)金屬與固態(tài)電解質之間可以形成幾乎完美的自適應接觸界面，顯著降低界面阻抗。

充放電時，液態(tài)金屬中的活性金屬失去電子形成陽離子，通過固態(tài)電解質遷移到正極側參與反應。

放電時，陽離子返回液態(tài)金屬并重新獲得電子沉積回液態(tài)合金中。

由于是合金，沉積溶解過程發(fā)生在整個液態(tài)體相中，避免了局部濃度極化。

室溫液態(tài)金屬合金的優(yōu)勢是安全性極高、體積變化適應性極佳、界面阻抗低、理論容量高。

該電池的正極材料采用拓撲離子導體兼容型復合物，該材料能進行多電子氧化還原反應，提供高比容量。

具有納米級孔道的拓撲離子導體材料，不僅作為電子離子混合導體，其特殊的孔道結構能精確容納和引導從電解質遷移過來的陽離子，確保它們高效地嵌入脫嵌到活性材料晶格中，同時約束活性物質的溶解流失。

在復合物中引入少量元素硫或有機硫化物，利用其極高的理論容量，通過拓撲骨架的物理和化學約束作用，有效抑制多硫化物穿梭效應。

充放電時，陽離子通過固態(tài)電解質和正極內部的拓撲離子通道，嵌入脫嵌到氟代聚陰離子化合物的晶格中，伴隨多電子轉移反應，拓撲骨架提供高速離子電子通路，并穩(wěn)定活性物質結構。

該電池的固態(tài)電解質，陸安采用了“應力應變自適應的三維拓撲離子晶格”，這是核心技術。

其基礎材料是基于稀土元素氧化物的特殊超離子導體，該材料在原子分子尺度上具有類似“手性螺旋通道”的非平凡拓撲結構。

這種結構拓撲通道為離子提供了極低勢壘的遷移路徑，即使在室溫下也能實現(xiàn)接近液態(tài)電解質的離子電導率。

擁有完美的電子絕緣性，防止內部短路。

拓撲通道的尺寸和化學環(huán)境經過陸安的精確設計，實現(xiàn)只允許特定大小和電荷的陽離子高效通過，阻擋其他離子和電子。

固態(tài)晶格能量電池的整體結構，負極集流體具有微通道結構的惰性導電材料用于容納和引導液態(tài)金屬流動，并提供電子通路；復合正極層由高容量多電子反應活性材料、拓撲離子導體骨架包覆層和導電添加劑混合壓制而成。

液態(tài)金屬負極浸潤在負極集流體的孔隙通道中，固態(tài)電解質層是致密、超薄的拓撲離子導體隔膜。

固態(tài)晶格能量電池制造工藝則是另一大核心科技。

其一是拓撲離子導體(tic)的合成，陸安的解決方案是分子級拓撲結構引導外延沉積。

具體上，可以使用超高真空、超精密控制的分子束外延，在特定納米圖案如手性螺旋、分形結構的點陣列模板進行沉積。

沉積過程中，需要精確調控能量束流，可用離子束或激光干涉，誘導沉積材料中的物質按照預設的拓撲構型進行排列和鍵合。

最終形成具有宏觀尺寸、完美三維拓撲離子通道網絡的單晶或多晶薄膜，模板可在后續(xù)步驟中溫和去除或轉化為材料的一部分。

電池的復合正極制備是將氟代聚陰離子前驅體、硫源、拓撲離子導體粉末、導電劑按精確比例混合。

在特定氣氛下進行拓撲結構引導燒結熱處理，該過程利用tic粉末自身的拓撲特性，引導活性物質在其表面或孔道內結晶生長，形成緊密結合的復合結構，最后壓制成型。

而負極集流體的處理則是對多孔集流體進行表面改性，以增強對液態(tài)金屬的潤濕性和穩(wěn)定性。

固態(tài)晶格能量電池的組裝也是高技術活兒，需要在嚴格的無水無氧環(huán)境中進行，依次疊放：正極集流體、復合正極層、tic固態(tài)電解質隔膜、注入液態(tài)金屬合金、負極集流體。

然后施加溫和的壓力確保各層緊密接觸，最后封裝在剛性的金屬外殼或柔性復合材料中，封裝設計也需考慮液態(tài)金屬的流動性和可能的體積微小變化。

毫不夸張的說，陸安把固態(tài)晶格能量電池搞出來，這一整套流程體系，可以誕生上百篇頂級學術論文。

不過陸安是個務實派選手，沒那個閑工夫去搞學術論文，他也不可能對固態(tài)晶格能量電池的關鍵技術申請專利保護，因為申請專利需要公布技術細節(jié)。

比如電池的復合正極制備按精確比例混合，這只有陸安知道。

不知道其中的比例，那就造不出來，或者達不到預期效果，只要陸安不公布，別人除非運氣逆天能蒙對。

真有人能靠蒙搞出來，陸安也服氣地送出“算你厲害”四個字。

但即便這個技術點蒙對了，也只是打通了一個關卡而已，還有其他一系列核心“黑科技”都要搞定，才能制作出完整的固態(tài)晶格能量電池。

顯然，真正具備高壟斷壁壘的技術，去申請專利才是傻子操作。

超高的技術壟斷壁壘就是對技術最好的保護。

沒有我，你就是搞不定。

沒有我，你就是玩不轉。