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穆勒提供的多层梯度结构设计方案,让韩博团队如获至宝。
但工艺实现难度,远超预期。
“三层材料,膨胀系数不同,烧结时容易开裂。”实验室里,韩博指着显微镜下的样品,“你看,这里已经有微裂纹了。”
助手小刘皱眉:“那怎么办?降低烧结温度?”
“温度低了,致密度不够,离子电导率上不去。”韩博摇头,“得找平衡点。”
他们做了几十组实验,调整温度、压力、保温时间,但效果都不理想。
最好的样品,离子电导率只比单层结构提升了10%,离理论值的30%差得远。
问题出在界面。韩博分析,两层材料之间,原子排列不匹配,产生了应力集中。
“能加缓冲层吗?”小刘问。
“可以试试。”韩博设计了一种纳米过渡层,材料是氧化铝和氧化锆的复合物。
新方案实施,效果明显。
微裂纹减少了,离子电导率提升到20%。
但还不够。
“继续优化。”韩博说,“把过渡层的厚度梯度化,从纳米级到微米级,逐步过渡。”
又是一轮实验。
这次,离子电导率终于突破25%,接近目标。
“可以了。”韩博松了口气,“先做电池测试。”
用新电解质制备的电池样品,性能检测结果令人惊喜。
能量密度8.5倍,低温性能92%,循环寿命三千五百次容量保持率97%。
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