下潛萬米，它哪兒來那么大“力氣”？ 聽中國船舶集團(tuán)七一二所全海深鋰離子電池組技術(shù)負(fù)責(zé)人張祥功為你解讀。
“奮斗者”號(hào)載人潛水器坐底馬里亞納海溝創(chuàng)造10909米載人深潛紀(jì)錄！
這也意味著七一二所研發(fā)的全海深鋰離子電池組隨載人潛器圓滿完成海上試驗(yàn)。
5年之功，讓全海深鋰離子電池組技術(shù)負(fù)責(zé)人張祥功可以自信地向全世界宣告——中國動(dòng)力，我們做到了！
敢啃硬骨頭
勵(lì)志報(bào)國成大事
2016年，張祥功，這名在化學(xué)電源科研一線奮戰(zhàn)十多年的老兵，迎來了一場(chǎng)硬仗。
2016年，在科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持下，我國啟動(dòng)了全海深載人潛水器及其關(guān)鍵技術(shù)的研制，標(biāo)志著我國全海深載人潛水器研制工作全面拉開帷幕，正式邁入實(shí)施階段，七一二所承擔(dān)了為“奮斗者”號(hào)研制動(dòng)力電源的重大任務(wù)。
“當(dāng)我接到這項(xiàng)任務(wù)時(shí)，除了立項(xiàng)成功后的片刻喜悅，更多感到的是沉甸甸的使命感和責(zé)任感，一定要為載人潛器提供安全可靠的高性能電池組”，張祥功說。
直面攔路虎
沉著應(yīng)對(duì)克難關(guān)
此次“奮斗者”號(hào)載人深潛器將在被稱為“地球第四極”的馬里亞納海溝開展作業(yè)，這里水壓高、氣溫低、完全黑暗，環(huán)境極其惡劣，這對(duì)電池系統(tǒng)提出了嚴(yán)苛要求。
“超高安全設(shè)計(jì)”，這是張祥功對(duì)團(tuán)隊(duì)的要求，更是對(duì)技術(shù)的自信?！皧^斗者”號(hào)下潛作業(yè)深達(dá)萬米，最大環(huán)境壓力高達(dá)115兆帕，相當(dāng)于指甲蓋大小面積上需要承受約1.2噸重的大象體重，這對(duì)深潛器的動(dòng)力心臟——鋰離子電池提出了極其嚴(yán)格的耐壓要求。
耐壓，成了張祥功遇到的第一只“攔路虎”。2017年，在全海深項(xiàng)目的首個(gè)重要節(jié)點(diǎn)——方案評(píng)審會(huì)召開前，在進(jìn)行電池單體耐壓性能測(cè)試中，當(dāng)模擬深度到達(dá)約8000米時(shí)，電壓突然下降至零，電池出現(xiàn)故障。
張祥功帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在排除非因?qū)嶒?yàn)設(shè)備和操作方法的原因后，把注意力轉(zhuǎn)移到電池單體本身，“我們創(chuàng)造性地探索出一種超耐壓密封設(shè)計(jì)技術(shù)、超高安全性電池技術(shù)以及國內(nèi)首創(chuàng)全海深耐壓電子開關(guān)技術(shù)等，研制出百千瓦級(jí)全海深耐壓鋰離子電池組。”張祥功介紹。
經(jīng)過刻苦攻堅(jiān)，張祥功率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功研制出這種既具備超高安全耐壓特性，又能大幅提高深潛器水下作業(yè)時(shí)間的鋰離子電池組，實(shí)現(xiàn)了我國在深海關(guān)鍵技術(shù)裝備上的突破，一攬子解決了多種萬米深潛器的深海電池難題，填補(bǔ)了國內(nèi)在該領(lǐng)域的技術(shù)空白，相關(guān)性能國際領(lǐng)先。
數(shù)年磨一劍
百轉(zhuǎn)千回終結(jié)果
“在萬米深海，搭載三人進(jìn)行長時(shí)間作業(yè)，一切都是未知的，一旦動(dòng)力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，后果不堪設(shè)想！”如何保證在極端環(huán)境下“動(dòng)力心臟”萬無一失，這是擺在張祥功面前的又一大難題。
“我們經(jīng)過了上百次的科學(xué)論證，再結(jié)合此前在‘海斗一號(hào)’上的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，終于實(shí)現(xiàn)了從材料、系統(tǒng)集成到用戶使用全環(huán)節(jié)、全生命周期電池安全可靠，保證了‘奮斗者’號(hào)任務(wù)執(zhí)行?！睆埾楣ψ院赖卣f。
“奮斗者”號(hào)代表了當(dāng)前深海工程技術(shù)領(lǐng)域的頂級(jí)水平。頂級(jí)的背后，也包含了張祥功及其團(tuán)隊(duì)三年來的日夜堅(jiān)守，是對(duì)極致安全耐壓孜孜不倦地追求，哪怕是再小的一個(gè)元器件，都凝結(jié)著團(tuán)隊(duì)的汗水。
“別看這只是一個(gè)小小的電子開關(guān)，為了把它做好，我們用了足足三年多的時(shí)間！”張祥功拿出一個(gè)零件說道。
作為保護(hù)鋰離子電池正常使用的關(guān)鍵元器件，全海深電子開關(guān)就好比心臟上的一道安全閘門，看似不起眼的小玩意兒卻蘊(yùn)藏著許多高精尖技術(shù)。
由于沒有成熟經(jīng)驗(yàn)的理論數(shù)據(jù)支撐，張祥功率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過多輪設(shè)計(jì)改進(jìn)，幾十次壓力循環(huán)試驗(yàn)，最終成功研制出體積緊湊、能量消耗低、可控性高、可直接承壓、質(zhì)量輕的全海深電子開關(guān)，成功解決了在有限空間與極端條件下的多項(xiàng)優(yōu)異性能集成難題，在關(guān)鍵元器件上實(shí)現(xiàn)自主可控，助力國產(chǎn)化核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破。
從300米到10909米，“奮斗者”號(hào)載人深潛器驗(yàn)證了我國特種電能源技術(shù)經(jīng)受住實(shí)航考驗(yàn)，邁入一個(gè)全新發(fā)展的工程領(lǐng)域。
未來，張祥功將繼續(xù)帶領(lǐng)七一二所深海電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)為新型深海裝備再添“強(qiáng)勁動(dòng)力”，為海洋強(qiáng)國建設(shè)作出新的更大貢獻(xiàn)！
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