本站6月12日消息,據(jù)媒體報道,中國科學院長春應(yīng)用化學研究所與中國科學院深海科學與工程研究所聯(lián)合攻關(guān),成功研制出可承受全海深壓力的高比能可充電鋰電池組,并完成海試驗證。這標志著我國成為全球首個將400Wh/kg級高比能可充電鋰電池應(yīng)用于深海裝備的國家。
深海環(huán)境對電源系統(tǒng)構(gòu)成嚴峻挑戰(zhàn):海水腐蝕性成分易損壞電池極耳導致失效甚至爆炸,因此電池必須置于密閉容器中隔離海水;而在萬米深淵,高達每平方厘米一噸(約121MPa) 的極端壓力,對容器外殼和密封結(jié)構(gòu)提出極限要求。
盡管深海電池能量密度持續(xù)提升(從鉛酸電池25Wh/kg、銀鋅電池55Wh/kg、磷酸鐵鋰電池120Wh/kg到近年硅碳電池280Wh/kg),但實現(xiàn)更高能量密度(400Wh/kg以上)仍需在材料、結(jié)構(gòu)、工藝及成本安全等多方面綜合突破。
科研團隊通過關(guān)鍵電極材料改性、電解液配方優(yōu)化及制造工藝革新,攻克了高比能鋰離子電芯核心技術(shù),實現(xiàn)了電芯能量密度超400Wh/kg的重大跨越。同時,團隊篩選高耐壓電子元器件、改進集成工藝、優(yōu)化電池管理系統(tǒng)架構(gòu),構(gòu)建了適應(yīng)深海復雜工況的智能能量管理網(wǎng)絡(luò),可對110V電源系統(tǒng)中的電池狀態(tài)進行實時監(jiān)控與智能調(diào)節(jié),確保其在深海多變環(huán)境下穩(wěn)定、高效、安全運行。
針對121MPa極端壓力環(huán)境,團隊成功解決了充油自承壓式電池系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)難題,保障了高比能鋰電池在深海的穩(wěn)定運行。該電池組在南海海域成功完成多次深海試驗,累計水下工作時間超100小時。
該技術(shù)體系實現(xiàn)了深海裝備能源系統(tǒng)在輕量化(較相同規(guī)格下的傳統(tǒng)電源方案減重約40%)、高可靠性、長續(xù)航能力(單次下潛作業(yè)周期延長50%)等核心指標上的突破。
這標志著我國成為全球首個將400Wh/kg級高比能可充電鋰電池應(yīng)用于深海裝備的國家,為深海探測裝備提供了變革性的輕量化能源解決方案,有效解決了深海高壓環(huán)境下的能源供給難題,為我國深海資源開發(fā)、海洋科學研究及國防安全等戰(zhàn)略領(lǐng)域提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。
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