重生之大学霸

重生之大学霸 983章 固态电池！
在跟万子豪等人会谈的时候，杨杰对于万子豪提出用技术专利入股这座新材料生产线的要求也是很爽快地答应下来。
不过杨杰更关心的是对于利用石墨烯材料提高电池能量密度的事情更为关心，这一二十年来电池技术就陷入了一个停滞期，能量密度一直很难得到大幅地提升。
现在奥德科技公司的三元锂电池能量密度只能达到130wh，这个已经是非常高的技术水平了，杨杰还是希望能够在10年之前将能量密度提高到200wh每公斤的水平，在20年的时候能量密度能够达到400wh每公斤的水平。
这是一个难度非常高的事情，听到杨杰的要求，同济大学的这些专家和奥德科技公司的专家们都是感到了压力不小。
“杨少，现在我们在三维石墨烯材料上的研发比较顺利，后年可以推出新一代的三元锂电池产品，达到200wh每公斤的水平还是能够做到的。”
奥德科技公司的技术总监和首席科学家童志江说道。
杨杰点点头：“电池技术这些年在材料技术上一直都没有重大的突破，这次好不容易才找到一种比较适合做电极材料的材料，我是希望能够我们跟着在电池技术上取得很大的突破。”
万子豪说道：“要想提高电池的能量密度，正电极材料就需要往高锰和高镍的方向走，杨杰你的想法呢？”
杨杰开口说道：“现在三元聚合物锂电池正电极材料基本上都是锂镍钴锰材料，我们华兴集团公司现在制备出了三维石墨烯泡沫材料，可以作为高负载量的载体材料，我们在电活性材料选择空间就更大了。”
杨杰说道：“我们还是将产品交给市场来选择吧，针对市场需求我们提供不同的产品，我们还是老老实实地在电池技术上面做好研发和技术储备。”
他并没有一拍脑门来决定奥德科技公司的产品技术路线，在电池技术本身做好各种技术储备才是最重要的，这样才能随时抓住市场的风口。
杨杰也是跟众人谈起了超级电容电池的事情来，毕竟这是他最重视的技术领域，虽然说奥德科技公司现在超级电容电池在能量密度上做到了65wh每公斤的样子，已经超过了铅酸电池，但是距离锂电池的能量密度还是有不小距离的，他也是希望能够在十年之内将超级电容电池的能量密度持平甚至超过。
当然，超级电容电池的自放电这个缺点也是这些科学家们接下来要克服的难题之一。
锂电池对于化学能的存储稳定较强，所以有着较好的容量保持能力，一般情况下月容量损失都可以控制在3%以内，而超级电容的漏电流较大，仅一天的容量损失都可能超过3%。
除了能量密度和自放电这两个缺陷外，超级电容电池在其他方面基本上是吊打锂电池，尤其是超级电容电池能够在可以在-40~65c的范围内工作，而锂电池工作温度范围一般在-30~60c的范围，但当电池处于0c以下时对电池进行充电，则可能引起析锂现象，导致电池不可逆的损伤。
所以杨杰向部队提供的燃料电池动力包都是配套了超级电容电池，燃料电池车辆上也是提供了超级电容电池，一个是为了应对北方地区的极寒地，再一个也是为了低功耗，不需要燃料电池频繁地进行满负荷运行，而且为了避免刹车制动能量的浪费，华兴集团公司也是研发了一套制动能量回收系统。
这些制动能量非常大，也只有使用超级电容电池才可以。
汽车制动需要的能量很大，但是像高铁需要的更大，尤其是高铁进站制动的时候，最多的时候需要300度电一次，少的时候页有100多度电，这相当于一个普通家庭一个月的用电量，一个站一天普通的这种消耗也有二三十次，如果是大站的话，得有几百次。
原先这个能量原来是浪费掉的，华兴集团公司也是将这些能量都收集到超级电容器里面，应用到下一次出站的制动上，制动能量回馈正好是超级电容器的一个优势，也就是能量的高效利用与循环利用，这个是普通电池没办法做到的。
普通电池的使用寿命只有两三年，即使放着不用也要拆掉，但是用超级电容器的使用寿命可以达到十年以上，奥德科技公司甚至将超级电容电池的寿命提高了25年。
虽然现在超级电容电池比普通的电池要贵上好几倍，但是考虑全寿命周期内的使用情况，超级电容器反而在全生命周期内是性价比最高的，成本最低，效率更高，安全性也更好的。
尤其是像国内北方地区最冷的时候都是零下几十度，普通电池亏电情况很严重，严重时会引起电瓶的过早报废，或者是打不着车。
但是中原汽车集团的汽车在奥德科技公司的超级电容电池能量密度超过铅酸电池后现在都是采用超级电容电池，所以北方地区的消费者都是对旗下的车辆青睐有加。
从储能性质的角度看，锂电池的能量转化依赖化学反应，属于化学电源，而超级电容的能量转化则是通过电场变化实现的，属于物理电源。
超级电容由于不依赖化学反应实现能量转化，因此充电速率更快、内阻更小、可循环次数更多、受温度影响也小、安全性高的巨大优势。
当然，超级电容自放电大、能量密度低的缺点也很明显，在能量密度和功率密度上是正好介于普通电容和蓄电池之间的储能器件。
但是通过这么多年的技术研发，奥德科技公司生产的超级电容电池在这方面的短板也是得到了很大的改善。
万子豪对杨杰说道：“杨杰，现在我们在固态电解质技术上已经成熟了，发展固态电池倒是可以列入奥德科技公司的重点发展方向。”
电解质材料是全固态锂电池技术的核心，目前奥德科技公司在固态电解质的研究主要集中在高分子聚合物材料上，这种材料高温性能好，现在已经开始规模量产了。
杨杰点点头：“万校长说的不错，这个的确可以列入我们今后电池技术发展的重点方向之一。”
固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池，其固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液，高温下表现良好，安全性更高，可以大大的降低电池自燃的概率。
杨杰也是不希望自己公司旗下的电子产品发生电池bào zhà的事情。




重生之大学霸 984章 氮化镓电源！
“电池也是一种含能材料，安全性永远都是排在第一位的，我们在追求更高能量密度电池的同时，切不可忽略了电池安全性这一块。”
杨杰说道：“现在手机使用者越来越多，很快手机成为绝大部分人离不开的存在，而且手机里面的器件会越塞越多，耗电越来越大，留给电池的空间会越来越少。”
“集成电路芯片中可容纳晶体管数目成指数增长，大约每18个月就能提高一倍，而且还要加进去更多的器件，消耗掉的电能只会越来越多，而电池性能的提升过程是台阶形的，在现有电池材料基础上，能量密度每年能有2%—3%的提升已经相当不错，电子产品的性能提升与电池的能量密度提升之间存在一个剪刀差，而且随着时间不断扩大。”
“现在不光是我们华兴通信设备公司，几乎所有的厂商追求在有限的体积内装进更多的电能，以延长续航能力。”
华兴集团公司是最早开始生产智能手机的公司，在这方面对电池能量的提升也是最为饥渴的，为了能在更小的体积内提供更多的能量，只能想方设法挤压辅助材料所占的空间，给电池“瘦身”，提升电池的体积能量密度、延长手机电池续航能力。
手机电池使用的锂离子电池，是通过锂离子在正极与负极之间的来回运动而实现电池的充放电功能，在充电时，充电器的电流将正极中的锂离子赶了出来，这些锂离子经过正极与负极之间的电解液“游”到负极中。
而放电时，这些锂离子又从负极中经过电解液“游”回正极中，为手机工作提供了电能。
在这个过程中，正极与负极一定不能直接接触，否则就会发生短路，造成电池的异常发热，甚至会导致起火bào zhà等危险。
为了保证电池内部的正极与负极互相不接触并且之间还有充足的电解液给锂离子来回“游动”，这就是要通过关键的材料——隔膜来实现的。
同样一块电池，如果隔离膜变薄，减少了这部分的体积，就能多装一点点正极和负极材料，可以提升电池能量密度和手机的续航时间。
奥德科技公司现在在手机电池上开始采用了更薄的隔膜材料，现在这些隔膜材料是奥德科技公司自己生产的。
但是越薄的隔膜对工艺的要求越严格，稍微的质量瑕疵或电池工艺失误都有可能造成隔膜缺陷，进而导致电池的短路。
在华兴集团公司率先开始生产智能手机后，为了保证手机不会受到市面上杂牌电池质量的影响，，也是采用了不可拆卸的电池，现在都是采用了奥德科技公司生产的电池。
杨杰自然也是不希望这种电池变成一颗不定时zhà dàn。
重生前，南韩三星就因为手机电池bào zhà的事情受到了沉重的打击，陷入了巨大的经营和品牌危机中，损失达50亿美元，而且也砸掉了旗下的一个高端手机品牌，而且这个影响也是深远的，将三星推到了史上最危险的境地，不仅遭受了巨大的经济损失，也造成了无法估量的品牌伤害。
这样的事情杨杰绝对是不允许它在自己的公司身上上演。
其实在几年之前华兴集团公司就让奥德科技公司制定了多重电池安全检查措施，确保电池安全可靠。
这些检查措施包含了电池外观检查、x光检查、电芯拆解检查、充放电检查以及模拟用户使用场景下的安全性检查等，是非常严格的。
在电池产品设计开发的时候就对电池建立了一套非常严格的安全标准，包括整体设计与所用材料、设备硬件强度与容量以及改进后的软件算法等，以实现更加安全的电池充电温度、充电电流与充电持续时间，电池产品的研发生产和品控等所有流程标准都是按照航空电子产品的标准来执行的，国内外的电池厂商都没有达到这种标准。
华兴通信设备公司在手机制造环节上也是引入了特殊设备对电池内部进行检测，确认电池内部的问题，手机出厂之前还会对电池和手机整机进行大量的充放电测试，为手机的安全性再加上一道保险。
小心驶得万年船，在电池安全性上杨杰是极为重视的，就算是奥德科技公司执行了严格的标准，但是杨杰还是会经常提醒下面的研发人员和管理层。
“另外华兴集团公司的接下来会计划推出氮化镓电源，提供更快的充电速度，这套技术必须要新型的大充电电池配合起来才能推广开。”
杨杰说道。
万子豪吃了一惊：“啊，我知道华兴集团公司在氮化镓技术上进展很大，没想到你们这么快就要将这种技术下放到消费品电子产品上面来了。”
杨杰笑着说道：“现在华兴集团公司掌握了六英寸氮化镓晶圆片制备技术和制程工艺，早在数年前就研制出了基于氮化镓衬底的高电子迁移率晶体管，实现了能在千兆赫兹级的频率范围内产生基准功率增益，现在氮化镓产品的的成本已经降下来了，总公司方面也是希望将这种器件开始在消费电子产品上面推广开。”
之前这些华兴集团公司的氮化镓器件主要是用在军工领域，基于氮化镓器件早已被广泛使用在战斗机、雷达等军事设备高效和稳定的氮化镓器件设备，在民用领域主要是集中在通信基站设备、卫星通信设备、激光技术产品、燃料电池汽车、电力设备、高端服务器等设备上面。
在华兴集团公司掌握了六英寸氮化镓晶圆制程工艺后，这些器件成本已经开始大幅降下来。
对于消费级功率转换半导体器件而言，要求很明确，就是高效率、高可靠性、可控性和低成本，尤其是成本是最重要的，违背这些要求的器件不可能成为主流。
现在华兴集团公司的氮化镓小功率器件已经将成本控制在了60元左右，整个65w功率电源电源做到了只有口红笔大小，造价控制在了200元，内部也正在对这些样品进行各种测试，已经是做好了将这款电源推向市场的准备。




重生之大学霸 985章 转折点！
现在消费级数码电子产品电源的采用的都是采用硅器件来作为从交流电到直流电的电源转换，然后用于转换负载的直流电源，现在最好的电源整体转化效率只能是达到百分之七十多，电源负载在50%左右转换率最高，能够达到94％到96％的效率，但是在低负载下转换效率非常低，连百分之六十都达不到，低转换率造成不必要的浪费。
现在市面上的电源转换系统的大部分低效率是“开关损耗”造成的，因为这些硅器件的开关频率很低，导通电阻大的特点，
如果将家用的交流电看成滔滔不绝的水源，功率器件们需要拿着勺子在水源里捞水，然后变成直流电给数码产品供电。
传统硅功率器件每秒钟可能勺10下，那么氮化镓功率器件可能会以每秒数倍于硅器件的速度勺水，效率自然是高出了一大截。
华兴集团公司之前收购了西门康公司后，原来这家公司主要是研发碳化硅功率器件，在功率器件上积累了大量的技术专利，公司的技术团队在这些技术专利上开始研制氮化镓功率器件。
现在西门康公司已经从碳化硅技术上开始转为研发氮化镓技术，因为碳化硅用来制备芯片的难度比氮化镓材料要困难，因为碳化硅在制备芯片的时候微管缺陷密度大，外延工艺效率低、掺杂难度比氮化镓还要大。
直到五年前氮化镓在籽晶生长工艺技术上取得突破后，西门康也是跟着转入了氮化镓技术的研发。
当然，华兴集团公司并没有放弃碳化硅技术的研发，而是转为高品质碳化硅材料的生产供应，主要用在包括高温陶瓷、防火材料、复合材料上面。
通过这些年一直持续不断地研发，现在华兴集团公司也是掌推出了多种不同功能规格的氮化镓器件。
采用氮化镓器件的回报是更快的开关元件，比速度慢的硅器件大大提高了效率，同时更快的开关速度大大减小了磁性和电容电路元件的尺寸。
华兴集团公司研制的氮化镓器件现在成本已经是降到了一个很低的水平，也做好了在消费级电子产品市场上大规模推广的准备。
华兴集团公司接下来准备是推出家用低电流的氮化镓晶体管产品线，电流在3.5a-11a，主要是低于1kw的电源应用而开发，适用于消费级电源产品。
主要是用在工作站、笔记本电脑、电视电源，无线电源系统和家用电机驱动器。
华兴集团公司提供一系列分立器件，以最大限度地提高设计自由度，适应不同的功率水平，并允许电源系统工程师维护设计控制和更改参数，以满足电磁兼容辐射等特定要求。
同时也会向国内的电源生产商提供电源开发板，为国内的厂商提供高效率的氮化镓电源转换方案。
华兴集团公司内部的产品会率先使用这些氮化镓电源产品。
华兴通信设备公司旗下的手机研发部门也是提出了电池快充技术的方案，现在已经在研发快充芯片，希望尽可能地将缩短手机充电时间。
现在普通手机电池充电时间基本上都是四个小时左右，华兴集团公司的研发人员是希望将充电时间缩短到一小时之内。
毕竟华兴集团公司对用户体验是非常重视的，如何解决现阶段用户充电的痛点也是被华兴通信设备公司列入了技术攻关的项目之一，现在已经是启动了大功率快充技术。
现在华兴集团公司已经掌握了高频高效的氮化镓电源充电适配器技术，散热和适配器的体积都得到了非常好的控制，接下来要攻克的是快充控制芯片和电路设计以及控制芯片的算法。
当然，还有一个就是手机搭载的电池电极材料、电解质、隔膜这些材料本身要适应大功率充电时的大电流，电极里面也需要买入传感器芯片来监控电池里面的情况，因为锂电池很容易过充引起导致bào zhà。
杨杰也是希望同济大学方面也是开展这方面的研发课题，配合华兴集团公司的产品技术路线。
万子豪对此也是点头说道：“同济大学的化学工程研究中心全力地配合你们。”
他对于华兴集团公司对于市场的需要的把握是十分佩服的，而且他本人对于氮化镓电源技术进入到消费级电子产品市场也是充满了期待。
其实他本人对于出行带着笔记本电脑的时候也还是必须带着一个很大很重的外置电源的事情也是不满意的，不过出于出于成本和硅基器件的极限，笔记本厂商们已经无法再提供一个更小的电源了。
不过让他惊喜的是华兴集团公司在氮化镓材料上通过多年的研发竟然开始已经开始将氮化镓器件准备下放到消费级数码电子产品上面来了！
在上个世纪70年代，硅基功率器件设计者相信会有一个技术完全取代双极型晶体管，这个想法也确实得到了实现，现在硅器件确实在改变人们的生活，并催生出了新应用和新市场。
现在硅基功率器件已经是快要达到极限了，不过让他欣喜的是这次氮化镓功率器件方面竟然是来自国内华兴集团公司完全掌握了，这是一个非常重要的转折点，随着华兴集团公司将越来越多的氮化镓晶体管芯片进入市场，将会彻底地改变这个市场格局。
杨杰笑着对万子豪说道：“之后几年时间里面消费者很快会发现游戏笔记本电源可以很小，甚至不需要，通过机身自带的氮化镓电源，只延伸出插口向交流电取电，干掉外置电源本身，也是完全有可能的。”
“杨杰，氮化镓电源的出现真的会对这个外置电源市场重新再次洗牌呀！”
万子豪感叹道。
“我们的宗旨还是为消费者和厂商提供提供更先进的产品技术服务，至于到底能做到什么程度我就不去费心了。”
杨杰笑着道。




重生之大学霸 986章 氮化镓处理器！
华兴集团公司在氮化镓器件上的技术一开始是来源于西门康公司的技术专利，一开始是做高功率的电气设备的器件，后来设立在鹰酱和欧洲的研发中心得到了一大批的功率器件的研发人员和技术专利，将硅器件上的技术移植到了氮化镓器件上面，所以很容易就推出了一大批的不同类型的器件，开始运用于很多领域。
对于消费者而言，除了氮化镓电源体积更小之外，没有任何上手和使用门槛。
华兴集团公司通过多年的摸索已经掌握了氮化镓的晶体管结构制备工艺，特别是氮化镓晶体管结构制备工艺比现有技术的硅器件还要少很多工艺处理步奏，器件的制备成本反而还要低一些。
氮化镓器件之成本最高的部分反而是在氮化镓材料本身上面，之前主要是氮化镓的高质量和大尺寸的籽晶培育出来需要两年多的时间。
华兴集团公司也是组织了技术团队实验新的技术方案，也是在中科院之前在研制超导体材料时用到的顶部籽晶熔融织构的方法中得到了灵感，采取了一种助熔剂法开始制备氮化镓籽晶和晶体的生产办法，通过了几百次的实验，绝大部分都是失败了，最后还是终于成功地培育出了高质量大尺寸的氮化镓籽晶，并且将籽晶的培育时间缩短到了只有一个多月的时间。
万子豪这次过来也是跟着杨杰对氮化镓材料研发中心的氮化镓单晶生产工厂进行了参观。
当他看到好几座巨大的籽晶生长炉后也是非常感兴趣，询问起这些生长炉的一些情况。
“之前我们在实验的时候发现气液界面处氮源首先达到过饱和，形成氮化镓多晶壳层，导致外部氮气在气液界面处被阻断，导致生长体系氮源供给中断，进而使生长体系中的氮化镓籽晶停止液相外延生长，另一方面另一方面消耗体系中金属镓源，我们想了很多办法，最后发现添加氮化碳作为添加剂材料后可以有效地抑制这种情况。”
陪同在一旁的佟建伟一脸自豪地说道，他是最早加入华兴集团公司的，现在已经成为了氮化镓材料研发中心的院长。
“这套生长炉是你们华兴集团公司自己设计的？”
万子豪问道。
“我们也是跟金山市中科院的硅酸盐研究院一起合作开发了这些设备，不过我们也是在这些设备上做了很多创新。”
佟建伟笑着说道：“这么一套生长炉一次性可以生长30根直径在25毫米的籽晶棒，可以拉制出120公斤的单晶棒，我们还在研发更大直径的籽晶棒，下一步拉制出150公斤以上的单晶棒。”
万子豪随后也是在成品工作间看到了已经通过检测的籽晶棒，技术人员此时正在进行打包。
万子豪看着这些半透明的圆锥形的氮化镓的籽晶棒眼中也是露出喜色，“有了这些高质量的籽晶棒，华兴集团公司可以大批量生产氮化镓材料，这对我们国内的半导体产业都是一个绝好的消息呀！”
现在华兴集团公司也是建立了上百套的氮化镓单晶生长炉，其中最大尺寸的单晶生长炉就建设了四十多套，再加上数量不少的30公斤、60公斤、90公斤级别总共是六十多套的生长炉，现在一年华兴集团公司可以提供两百多吨的材料，而且生产的都是纯度达到九个九的电子级的高纯度单晶硅。