第六十章 锂离子电池
王一男在学校的时候，没有学过电化学，不过作为化学的一个分支，简单的可以把电化学理解为电池中的化学就行了，实际上，现代电化学也基本上是为电池服务的。
跟理论物理学相比，电化学更多的像是经验科学，所谓的电化学的动力学方程云云，不过是将各种输入输出参数搭配在一起，然后用经验公式对实验数据进行拟合罢了。
电池的本质作用，就是电能，一种形式能量的存储和释放。
王一男把重点放在锂电池的研究上，因为锂原子序数为3，是最轻的金属，所以用来携带能量也是效率最高的元素，锂离子是最合适的电能携带者。
锂电池主要包括三部分，阴极，主要由石墨类材料组成，放电时锂离子离开，充电时锂离子嵌入石墨材料。
阳极，主要是锂的化合物，以锂铁磷酸盐为主，放电时锂离子嵌入，充电时锂离子离开。
电解质溶液，包括液态、聚合物以及最新的固态电解质。
从目前研究来看，大家都在保证安全的前提下，想办法提升能量密度或者提升充放电的速度/次数，这也很容易理解，要么，一块电池可以提供更多的能量，工作时间更长，跑得更远，要么，一次充电需要的时间更短。
当然除此之外，还有一个很大的问题，就是从实验室到大规模生产之间的鸿沟，比如说，在实验室可以做到一块电池能够通话一整天，但是成本可能是目前商用电池的十倍，这样的实验室产品也没有任何实际意义。
王一男准备独辟蹊径，换个角度来解决问题。他知道化学界最新的进展是分子机器。正常情况下，分子和分子之间是被强力的共价键所维持的，原子通过共价键共享电子，共价键的形成需要非常多的条件，因此，现实世界天然的化合物种类是有限的。
即使人工合成，稳定的化合物同样有着各种各样的限制。
但是，科学家总是有自己的奇思妙想，他们利用光化学复合物作为材料，使用铜离子作为胶水，光化学复合物在铜离子的帮助下，形成了一个奇妙的锁链，而锁链形成之后，科学家将胶水-铜离子拿开，新的稳定的机械键代替了共价键将两个分子锁在一起。
于是，科学家使用各种金属离子作为胶水，组合成了分子电梯可以把自己提升十几个分子的高度，分子肌肉，可以拉起非常薄的金属膜，甚至还有分子小车，有四个轮子的分子组成的小车，在光的照射下可以不断前进。
王一男要做的事情，就是建造自己的分子机械工程。
他拉上李文静和赵克勤，“首先我们要做的，就是找到所有分子机器的文献，所有的实验数据”。
“最早的分子机器思想，来自于伟大的数学家，物理学家，和计算机学家费曼”，王一男说，
李文静打断了他，”那个，我记得这些称号说的不是你自己吗？“
王一男面不改色的说，”我要说的是在我之前的那个，对，就是那个叫做费曼的男人“，
“他赤着脚，穿着粉红色的polo衫和米色短裤，在一次报告中，转向观众说，现在我们来谈谈，制造极其微小的、有可移动部件的机器的可能性“。
关于费曼，有个流行最广的关于智商碾压的段子，说的是第一颗原子弹爆炸，闪光过后，费曼淡定的走出来，扔出一把纸屑，看了看纸屑飘落的距离，然后直接报出了爆炸的当量，跟最后多种仪器测量的结果比起来，误差可以忽略不计。
费曼最早设想了制造分子机器的可能性，当然，最早的分子锁链的报告，应该在上世纪五六十年代就出现了，不过有据可考的最早分子机器的论文，应该来自高卢的让.皮埃尔.萨维奇。
“所以，咱们从1983年他的论文开始，收集所有这个领域的论文”，王一男说。
“当我们把分子作为原材料，各种金属离子作为粘合剂，指定色谱的光照，或者指定的电流，或者指定的温度作为条件输入”，
“使用哥德尔系统在这个受限制的形式化领域进行分析”，
“只要数据足够，我们可以得到制造指定结构分子机器的办法，比如说使用的金属离子，动力来源，以及所形成结构的各种特性”。
“更进一步，如果我们将这些结构组合编码，就可以让分子机器执行我们想要让他们执行的指令。”
李文静也明白了，“也就是说我们选择好基础材料和粘合剂，施加一定的外部程序，比如说加热到摄氏度，使用波长436纳米的蓝光照射25秒，再使用伏特的直流电通电二十秒，再用波长400纳米的紫光照射20秒。。。。。。“
”一系列步骤之后，就可能获得我们期望的复杂分子结构“。
”完全正确“，王一男说，”更进一步，如果我们再去分析各种电极、电解质的电化学特性，跟他们的分子构型之间的关系“，
”我明白了“，李文静说，”我们就能让这些分子结构具有我们想要的电化学特性“。
”没那么简单“，王一男说，”电池使用的电极或者电解质材料，很少可以直接用来进行分子编织的“，
”但是，我们可以通过携带功能元素的办法，在形成复杂分子结构的同时，仍然具有我们期望的电化学功能“，李文静立刻跟上补充到。
王一男没好气的看了一眼李文静，”要不要那么聪明啊，你让我享受一下智商碾压的快感不行吗“。
”切，月圆之夜，紫禁之巅，叶孤城好歹也要有个西门吹雪做对手呢，没人理解你，难道不是很寂寞吗“。
“哎，我发现你也很自恋啊”，王一男说，
“你说我是叶孤城还是西门吹雪”，
“废话，我那么漂亮，西门吹雪肯定是我了”，
“。。。”
形式化的工作进展就没那么顺利了，分子机械工程是一门太新的科学，相关的文献也太少，对于光跟物质的相互作用，电跟物质的相互作用，就像之前说的那样，介观世界的问题，是一个N趋向无穷大的N体问题。
万事开头难，王一男决定整个小组的所有力量，都用来攻克2004年报道的首个分子电梯上，这种功能是在一个维度移动的情况，对于形式化来说，是非常有利的，而且相对而言，轮烷这种环状分子组件是一种最简单的分子机械组件了。
即使是西门吹雪和叶孤城，在面对一个全新领域的时候，比如说，让他们跟陆小凤比手上功夫？比一个初学者也好不了多少，所有的概念和名词都需要重新定义，并且让哥德尔系统理解这些名词也是一件非常困难的工作，时间也就在忙碌中一天一天过去。
一眨眼功夫，116所的型号验收会就要开始了，为了表示对容与公司的重视，这次他们邀请了整个容与公司参与飞控系统的团队，王一男想了一下，分子机械工程是个长期的活，也不急在一时，就呼啦啦拉了一大票人，整个理论组和软件/硬件组的人，都拉到蜀都。
征求大家意见之后，这次没让116所订机票，大伙都坐了高铁前往，正好看看华国西北的大好风光，一路上还可以打打牌，吹吹牛，很是惬意。玩了一会扑克，王一男脸上被贴满了纸条，“不干了不干了”，他大喊到，“你们明摆着欺负我嘛”。
“身为一个CEO，活跃气氛，就是你的基本功能啊”，李文静说，
“还有什么比蹂躏一个平时趾高气扬，颐指气使的家伙更让人身心愉快的呢”。
“我来给你们表演一下记忆力吧，这是我在小学时候就玩过的把戏”，王一男拿出扑克，“来，来来，你们谁来每门花色抽出一张“，
”放好，别让我看到“。王一男说，”我看一遍剩下的扑克，就知道抽掉哪几张“。
孙伟不相信，”我来“，他抽走四张牌揣口袋里。
王一男拿过剩下的扑克，一张张的过一遍，嘴里念念有词，他看的不算慢，差不多一秒不到一张扑克吧，不到一分钟，王一男就叫到，
”黑桃A，红桃三，方块五，还有，靠，你阴我，还有小鬼！“
孙伟从口袋里把扑克拿了出来，黑桃A，红桃三，方块五，还有小王。。。。
”我靠，老大你怎么做到的“，孙伟彻底服气了。”肯定没想象的那么难，让我看看“，李文静说，
”跟他嘴里念念有词一定有关系，同时记忆的数目不可能是五十六个，正常人的极限是十个左右“。
没等李文静继续分析下去，王一男举手投降，“好啦好啦，其实很简单，谁想学拍卖记忆方法了，今天就教一个人”。
经过一番“激烈”的竞标之后，孙伟以一打可乐成功的赢得了拍卖，他兴致勃勃的把王一男拉到一边，“快，告诉我怎么弄，改天去酒吧泡妹子去”。
“很简单，从A到K，最大的数字是多少？”王一男问，
“J是11，Q是12，K是13，最大的就是13了”，孙伟说，
“那咱们就需要用到十四进制了，1加上K，十四进制结果是多少？”，王一男继续问到，
“是10”，“正确，去掉高位呢”，
“那就是0了”，
“5加上K，去掉高位呢”，王一男继续问到，
孙伟的反应也不慢，“那就是18减掉14，就是4”，
“OK，记住去掉高位，J代表11，Q代表12，K代表13的十四进制算数”，王一男说，
“用你熟悉的顺序记住四门花色，比如说桥牌的顺序黑红方梅，开始的四个数字是0000”，王一男拿起扑克开始解说，
“红桃K”，“四个数字变成0K00”，
“黑桃5”，“四个数字变成5K00”，
“红桃3”，“四个数字变成5200”，
“。。。”
“到最后，如果一张牌都不少的话，四个数字将是7777”。王一男说，
”如果最后算出来是6K05，说明少了黑桃A，红桃8，方块7和梅花2“。
“两个鬼很简单，少一个你总该有印象”，
“剩下的不用我教你了吧“。
”明白了“，孙伟说，
”这太简单了，老板威武”，说完，孙伟开始念念有词的练习起来，看来不久，夜场小王子又会多出一项撩妹技能了。
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跟理论物理学相比，电化学更多的像是经验科学，所谓的电化学的动力学方程云云，不过是将各种输入输出参数搭配在一起，然后用经验公式对实验数据进行拟合罢了。
电池的本质作用，就是电能，一种形式能量的存储和释放。
王一男把重点放在锂电池的研究上，因为锂原子序数为3，是最轻的金属，所以用来携带能量也是效率最高的元素，锂离子是最合适的电能携带者。
锂电池主要包括三部分，阴极，主要由石墨类材料组成，放电时锂离子离开，充电时锂离子嵌入石墨材料。
阳极，主要是锂的化合物，以锂铁磷酸盐为主，放电时锂离子嵌入，充电时锂离子离开。
电解质溶液，包括液态、聚合物以及最新的固态电解质。
从目前研究来看，大家都在保证安全的前提下，想办法提升能量密度或者提升充放电的速度/次数，这也很容易理解，要么，一块电池可以提供更多的能量，工作时间更长，跑得更远，要么，一次充电需要的时间更短。
当然除此之外，还有一个很大的问题，就是从实验室到大规模生产之间的鸿沟，比如说，在实验室可以做到一块电池能够通话一整天，但是成本可能是目前商用电池的十倍，这样的实验室产品也没有任何实际意义。
王一男准备独辟蹊径，换个角度来解决问题。他知道化学界最新的进展是分子机器。正常情况下，分子和分子之间是被强力的共价键所维持的，原子通过共价键共享电子，共价键的形成需要非常多的条件，因此，现实世界天然的化合物种类是有限的。
即使人工合成，稳定的化合物同样有着各种各样的限制。
但是，科学家总是有自己的奇思妙想，他们利用光化学复合物作为材料，使用铜离子作为胶水，光化学复合物在铜离子的帮助下，形成了一个奇妙的锁链，而锁链形成之后，科学家将胶水-铜离子拿开，新的稳定的机械键代替了共价键将两个分子锁在一起。
于是，科学家使用各种金属离子作为胶水，组合成了分子电梯可以把自己提升十几个分子的高度，分子肌肉，可以拉起非常薄的金属膜，甚至还有分子小车，有四个轮子的分子组成的小车，在光的照射下可以不断前进。
王一男要做的事情，就是建造自己的分子机械工程。
他拉上李文静和赵克勤，“首先我们要做的，就是找到所有分子机器的文献，所有的实验数据”。
“最早的分子机器思想，来自于伟大的数学家，物理学家，和计算机学家费曼”，王一男说，
李文静打断了他，”那个，我记得这些称号说的不是你自己吗？“
王一男面不改色的说，”我要说的是在我之前的那个，对，就是那个叫做费曼的男人“，
“他赤着脚，穿着粉红色的polo衫和米色短裤，在一次报告中，转向观众说，现在我们来谈谈，制造极其微小的、有可移动部件的机器的可能性“。
关于费曼，有个流行最广的关于智商碾压的段子，说的是第一颗原子弹爆炸，闪光过后，费曼淡定的走出来，扔出一把纸屑，看了看纸屑飘落的距离，然后直接报出了爆炸的当量，跟最后多种仪器测量的结果比起来，误差可以忽略不计。
费曼最早设想了制造分子机器的可能性，当然，最早的分子锁链的报告，应该在上世纪五六十年代就出现了，不过有据可考的最早分子机器的论文，应该来自高卢的让.皮埃尔.萨维奇。
“所以，咱们从1983年他的论文开始，收集所有这个领域的论文”，王一男说。
“当我们把分子作为原材料，各种金属离子作为粘合剂，指定色谱的光照，或者指定的电流，或者指定的温度作为条件输入”，
“使用哥德尔系统在这个受限制的形式化领域进行分析”，
“只要数据足够，我们可以得到制造指定结构分子机器的办法，比如说使用的金属离子，动力来源，以及所形成结构的各种特性”。
“更进一步，如果我们将这些结构组合编码，就可以让分子机器执行我们想要让他们执行的指令。”
李文静也明白了，“也就是说我们选择好基础材料和粘合剂，施加一定的外部程序，比如说加热到摄氏度，使用波长436纳米的蓝光照射25秒，再使用伏特的直流电通电二十秒，再用波长400纳米的紫光照射20秒。。。。。。“
”一系列步骤之后，就可能获得我们期望的复杂分子结构“。
”完全正确“，王一男说，”更进一步，如果我们再去分析各种电极、电解质的电化学特性，跟他们的分子构型之间的关系“，
”我明白了“，李文静说，”我们就能让这些分子结构具有我们想要的电化学特性“。
”没那么简单“，王一男说，”电池使用的电极或者电解质材料，很少可以直接用来进行分子编织的“，
”但是，我们可以通过携带功能元素的办法，在形成复杂分子结构的同时，仍然具有我们期望的电化学功能“，李文静立刻跟上补充到。
王一男没好气的看了一眼李文静，”要不要那么聪明啊，你让我享受一下智商碾压的快感不行吗“。
”切，月圆之夜，紫禁之巅，叶孤城好歹也要有个西门吹雪做对手呢，没人理解你，难道不是很寂寞吗“。
“哎，我发现你也很自恋啊”，王一男说，
“你说我是叶孤城还是西门吹雪”，
“废话，我那么漂亮，西门吹雪肯定是我了”，
“。。。”
形式化的工作进展就没那么顺利了，分子机械工程是一门太新的科学，相关的文献也太少，对于光跟物质的相互作用，电跟物质的相互作用，就像之前说的那样，介观世界的问题，是一个N趋向无穷大的N体问题。
万事开头难，王一男决定整个小组的所有力量，都用来攻克2004年报道的首个分子电梯上，这种功能是在一个维度移动的情况，对于形式化来说，是非常有利的，而且相对而言，轮烷这种环状分子组件是一种最简单的分子机械组件了。
即使是西门吹雪和叶孤城，在面对一个全新领域的时候，比如说，让他们跟陆小凤比手上功夫？比一个初学者也好不了多少，所有的概念和名词都需要重新定义，并且让哥德尔系统理解这些名词也是一件非常困难的工作，时间也就在忙碌中一天一天过去。
一眨眼功夫，116所的型号验收会就要开始了，为了表示对容与公司的重视，这次他们邀请了整个容与公司参与飞控系统的团队，王一男想了一下，分子机械工程是个长期的活，也不急在一时，就呼啦啦拉了一大票人，整个理论组和软件/硬件组的人，都拉到蜀都。
征求大家意见之后，这次没让116所订机票，大伙都坐了高铁前往，正好看看华国西北的大好风光，一路上还可以打打牌，吹吹牛，很是惬意。玩了一会扑克，王一男脸上被贴满了纸条，“不干了不干了”，他大喊到，“你们明摆着欺负我嘛”。
“身为一个CEO，活跃气氛，就是你的基本功能啊”，李文静说，
“还有什么比蹂躏一个平时趾高气扬，颐指气使的家伙更让人身心愉快的呢”。
“我来给你们表演一下记忆力吧，这是我在小学时候就玩过的把戏”，王一男拿出扑克，“来，来来，你们谁来每门花色抽出一张“，
”放好，别让我看到“。王一男说，”我看一遍剩下的扑克，就知道抽掉哪几张“。
孙伟不相信，”我来“，他抽走四张牌揣口袋里。
王一男拿过剩下的扑克，一张张的过一遍，嘴里念念有词，他看的不算慢，差不多一秒不到一张扑克吧，不到一分钟，王一男就叫到，
”黑桃A，红桃三，方块五，还有，靠，你阴我，还有小鬼！“
孙伟从口袋里把扑克拿了出来，黑桃A，红桃三，方块五，还有小王。。。。
”我靠，老大你怎么做到的“，孙伟彻底服气了。”肯定没想象的那么难，让我看看“，李文静说，
”跟他嘴里念念有词一定有关系，同时记忆的数目不可能是五十六个，正常人的极限是十个左右“。
没等李文静继续分析下去，王一男举手投降，“好啦好啦，其实很简单，谁想学拍卖记忆方法了，今天就教一个人”。
经过一番“激烈”的竞标之后，孙伟以一打可乐成功的赢得了拍卖，他兴致勃勃的把王一男拉到一边，“快，告诉我怎么弄，改天去酒吧泡妹子去”。
“很简单，从A到K，最大的数字是多少？”王一男问，
“J是11，Q是12，K是13，最大的就是13了”，孙伟说，
“那咱们就需要用到十四进制了，1加上K，十四进制结果是多少？”，王一男继续问到，
“是10”，“正确，去掉高位呢”，
“那就是0了”，
“5加上K，去掉高位呢”，王一男继续问到，
孙伟的反应也不慢，“那就是18减掉14，就是4”，
“OK，记住去掉高位，J代表11，Q代表12，K代表13的十四进制算数”，王一男说，
“用你熟悉的顺序记住四门花色，比如说桥牌的顺序黑红方梅，开始的四个数字是0000”，王一男拿起扑克开始解说，
“红桃K”，“四个数字变成0K00”，
“黑桃5”，“四个数字变成5K00”，
“红桃3”，“四个数字变成5200”，
“。。。”
“到最后，如果一张牌都不少的话，四个数字将是7777”。王一男说，
”如果最后算出来是6K05，说明少了黑桃A，红桃8，方块7和梅花2“。
“两个鬼很简单，少一个你总该有印象”，
“剩下的不用我教你了吧“。
”明白了“，孙伟说，
”这太简单了，老板威武”，说完，孙伟开始念念有词的练习起来，看来不久，夜场小王子又会多出一项撩妹技能了。
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