科创中国

新材料技术,新能源及节能技术

建立深海环境条件下的电池组模型与管理策略，开发高可靠性、高电磁兼容性、高耐压力变化性的电池管理系统，可对电池在全寿命周期与任务剖面内进行实时监测与健康状态管理，设计出耐高液压、高可靠性、高电磁兼容性的智能深海电池管理系统，保障电池组在最佳状态下工作。在研制“奋斗者”号载人潜水器用锂离子电池组的过程中，项目还将该技术应用推广至其他万米深潜器的动力能源供给。该项目在微观耐压设计与宏观验证、超高安全性电池技术、仿深海鱼耐压原理的密封设计与仿真计算方法、全海深耐压开关技术、电池组评估试验和耐压电池单体无损原位检测方法等方面做了显著的创新工作，研制的电池组总能量超过"奋斗者"号对电能 60kWh的要求，达到70.5kWh，最大工作电流达365A，最大工作深度达到10909米，总循环已达 104 次，其中万米下潜次数已达 21次，以满分通过了马里亚纳海沟海试现场验收，电池组总体性能达到了国际领先水平。

1 ） 完成了深海电池监测技术及管理策略攻关，实现了对深海电池组实行动态检测，具备电池组的早期预警、故障报警及过流、过压和与过温等保护功能。 全海深高能量密度锂电池管理系统已申请国家发明专利，是电池组在深海环境下安全使用的重要保障。 2 ）完成了深海高压力变化条件下的元器件、电路板筛选与评估技术、全海深压力条件下电池状态检测及评估技术攻关，建立了电池单体电压、温度、形变（鼓胀）情况等与电池状态的关系，制定了全海深压力环境下元器件与电路板筛选规范。 3 ）完成了电池组的安全风险辨识、状态监测与安全管理策略，提升了项目电池组在万米压力环境中工作的安全可靠性。 4 ）完成了电池组安全性评估方法的研究，形成了从电池单体、电子元器件、电池模块到电池组的安全评估方法、耐压测试规范（图17）。为万米深海潜水器的动力电池组筛选评估提供了准确、有效的考核方法。形成的《电池系统安全性内在因素研究报告与内部健康特征研究报告》解析了深海压力下可能造成电池组宏观安全失控的源头，实现了电池系统故障的定位与控制响应。经过筛选、评估后的电池组已顺利完成多次海试验证。

研究团队由中国船舶集团有限公司第七一二研究所的二十余名专家组成，其中具有高级工程师以上职称的成员十五人。 研究团队开展了全海深高能量密度锂电池材料、电极设计与工艺、成组耐压结构、管理系统等方面的技术研究，实现了高稳定性电极、电解质与复合隔膜、电芯耐压结构与电化学性能匹配性、电池监测与管理系统、电池组成组与结构、电池安全性评估与控制等关键技术的突破，研制的电池组以满分成绩通过了马里亚纳海沟海试验收，在“奋斗者”号万米载人潜水器上得到应用。 本团队已申请发明专利19项，已授权11项，论文及国防科技报告15篇。

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