下潛萬米,它哪兒來那么大“力氣”? 聽中國船舶集團七一二所全海深鋰離子電池組技術(shù)負責人張祥功為你解讀。
“奮斗者”號載人潛水器坐底馬里亞納海溝創(chuàng)造10909米載人深潛紀錄!
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。
5年之功,讓全海深鋰離子電池組技術(shù)負責人張祥功可以自信地向全世界宣告——中國動力,我們做到了!
敢啃硬骨頭
勵志報國成大事
2016年,張祥功,這名在化學電源科研一線奮戰(zhàn)十多年的老兵,迎來了一場硬仗。
2016年,在科技部重點研發(fā)計劃的支持下,我國啟動了全海深載人潛水器及其關(guān)鍵技術(shù)的研制,標志著我國全海深載人潛水器研制工作全面拉開帷幕,正式邁入實施階段,七一二所承擔了為“奮斗者”號研制動力電源的重大任務(wù)。
“當我接到這項任務(wù)時,除了立項成功后的片刻喜悅,更多感到的是沉甸甸的使命感和責任感,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)對克難關(guān)
此次“奮斗者”號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,這對電池系統(tǒng)提出了嚴苛要求。
“超高安全設(shè)計”,這是張祥功對團隊的要求,更是對技術(shù)的自信?!皧^斗者”號下潛作業(yè)深達萬米,最大環(huán)境壓力高達115兆帕,相當于指甲蓋大小面積上需要承受約1.2噸重的大象體重,這對深潛器的動力心臟——鋰離子電池提出了極其嚴格的耐壓要求。
耐壓,成了張祥功遇到的第一只“攔路虎”。2017年,在全海深項目的首個重要節(jié)點——方案評審會召開前,在進行電池單體耐壓性能測試中,當模擬深度到達約8000米時,電壓突然下降至零,電池出現(xiàn)故障。
張祥功帶領(lǐng)團隊在排除非因?qū)嶒炘O(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,研制出百千瓦級全海深耐壓鋰離子電池組?!睆埾楣榻B。
經(jīng)過刻苦攻堅,張祥功率領(lǐng)團隊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)時間的鋰離子電池組,實現(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,搭載三人進行長時間作業(yè),一切都是未知的,一旦動力系統(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)過了上百次的科學論證,再結(jié)合此前在‘海斗一號’上的成功應(yīng)用經(jīng)驗,終于實現(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’號任務(wù)執(zhí)行?!睆埾楣ψ院赖卣f。
“奮斗者”號代表了當前深海工程技術(shù)領(lǐng)域的頂級水平。頂級的背后,也包含了張祥功及其團隊三年來的日夜堅守,是對極致安全耐壓孜孜不倦地追求,哪怕是再小的一個元器件,都凝結(jié)著團隊的汗水。
“別看這只是一個小小的電子開關(guān),為了把它做好,我們用了足足三年多的時間!”張祥功拿出一個零件說道。
作為保護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藏著許多高精尖技術(shù)。
由于沒有成熟經(jīng)驗的理論數(shù)據(jù)支撐,張祥功率領(lǐng)團隊通過多輪設(shè)計改進,幾十次壓力循環(huán)試驗,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優(yōu)異性能集成難題,在關(guān)鍵元器件上實現(xiàn)自主可控,助力國產(chǎn)化核心技術(shù)實現(xiàn)突破。
從300米到10909米,“奮斗者”號載人深潛器驗證了我國特種電能源技術(shù)經(jīng)受住實航考驗,邁入一個全新發(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)團隊為新型深海裝備再添“強勁動力”,為海洋強國建設(shè)作出新的更大貢獻!