川觀新聞記者 文露敏
個頭不大，分量不重——即將裝配在電動垂直起降飛行器（eVTOL）上的鋰離子電源系統(tǒng)，乍一看并不起眼。
但在四川長虹電源股份有限公司民機事業(yè)部副部長蔣陽強眼里，這是塊凝結(jié)了團隊400多天心血的“寶貝疙瘩”。
“在國內(nèi)民用航空領(lǐng)域，應(yīng)急鋰離子電源系統(tǒng)算是‘無人區(qū)’。”蔣陽強介紹。就在不久前，長虹電源成功突破了鋰離子電池?zé)崾Э匕踩雷o(hù)關(guān)鍵技術(shù)，為eVTOL主機客戶取得適航認(rèn)證拿下“關(guān)鍵一分”。
長虹電源相關(guān)團隊。受訪者供圖
鋰離子電源系統(tǒng)是如何被安全“帶”上低空的？
客戶主動“敲門”，他們迎難而上
2024年初，客戶主動叩響了長虹電源的大門。
作為低空經(jīng)濟領(lǐng)域的標(biāo)志性產(chǎn)品，eVTOL要真正翱翔于低空，必須通過民航局的適航認(rèn)證。而要取得適航認(rèn)證，就需要一個安全穩(wěn)定的應(yīng)急電源系統(tǒng)。
在民航飛機上，應(yīng)急電源是關(guān)鍵備份，保證飛機在失去主電源的情況下，仍然能夠正常使用關(guān)鍵系統(tǒng)。傳統(tǒng)民航應(yīng)急電源多采用鎘鎳電池，但到了“低空”，主機廠們更青睞個頭小、重量輕的鋰離子電池。
“eVTOL對整機重量要求嚴(yán)苛，相同能量密度的條件下，采用鋰離子電池能夠讓飛行器增加幾十公斤的載荷。”蔣陽強解釋。而鋰離子電池想要上低空，如何進(jìn)行熱失控安全防護(hù)是“必答題”，
熱失控，指的是電池在過熱、過充等條件下，發(fā)生不可控的冒煙、起火等情況，會危害航空器的安全飛行。
根據(jù)目前的中國民用航空技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，搭載在民用航空器上的可充電鋰電池和電池系統(tǒng)應(yīng)滿足2017年發(fā)布的RTCA/DO-311A（《可充電鋰電池和電池系統(tǒng)最低運行性能標(biāo)準(zhǔn)》）。在該標(biāo)準(zhǔn)下，可充電鋰電池和電池系統(tǒng)必須要通過熱失控安全防護(hù)，否則無法適航取證。
彼時，不少主機廠也嘗試過自研，但他們很快意識到，與電源“打交道”并不是一件易事。還是得專業(yè)的人做專業(yè)的事。
長虹電源在電源領(lǐng)域技術(shù)上積累深厚，致力于在實現(xiàn)鋰電池系統(tǒng)輕量化的同時，提升其性能，確保其安全。全球最快高鐵列車CR450動車組樣車上，就搭載了長虹電源自主研制的鋰電池系統(tǒng)。在無人機電源系統(tǒng)領(lǐng)域，長虹電源也擁有豐富的供貨經(jīng)驗。
但面對新課題，團隊還是覺得挑戰(zhàn)不小。
“最主要的是沒有借鑒，熱失控抑制數(shù)據(jù)不足。”蔣陽強形容，研制的過程就像“摸著石頭過河”。
“河”非過不可嗎？
面對這個問題，蔣陽強笑了。“更安全、更可靠的電池，一直是我們的追求。”他提到，早在2018年，團隊就關(guān)注到了RTCA/DO-311A這一標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行相關(guān)研究，但當(dāng)時低空經(jīng)濟還未爆發(fā)，市場應(yīng)用的結(jié)合點并不明朗。而當(dāng)機會找上門來，曾經(jīng)的儲備都成了“試金石”。
技術(shù)攻關(guān)也是如此——但行好事，莫問前程。
一次次試錯，他們愈戰(zhàn)愈勇
今天，“摸著石頭過河”的結(jié)果已然明朗：對長虹電源研發(fā)的應(yīng)急鋰離子電源系統(tǒng)整組電池進(jìn)行過充電，按照標(biāo)準(zhǔn)用2倍的額定電流充電直至熱失控，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)毫秒級動態(tài)監(jiān)測鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，還實現(xiàn)了煙霧定向排放，成功通過RTCA/DO-311A標(biāo)準(zhǔn)安全性驗證試驗。
“電池內(nèi)部1000多攝氏度的情況下，電池安裝部位的溫度能保持在400攝氏度以下，排氣管道外壁溫度能控制在200多攝氏度。”蔣陽強介紹。
這一結(jié)果，背后是上百次大大小小的試驗和早已忘記次數(shù)的晚歸。
防火材料、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及監(jiān)測系統(tǒng)……長虹電源為應(yīng)急鋰離子電源系統(tǒng)構(gòu)建了五重?zé)崾Э胤雷o(hù)墻。比如，在電芯層級，用活性材料進(jìn)行表面包覆，在單體之間設(shè)置熱隔離層等，阻擋、延緩熱失控的路徑。
“就是要讓電池內(nèi)部像點炮竹一樣，一個接一個觸發(fā)，而不是一下子都觸發(fā)，達(dá)到延緩熱失控進(jìn)程的效果。”蔣陽強打了個比方。
但是，過程中并非一帆風(fēng)順。今年4月，團隊已在單個電芯熱失控安全防護(hù)上取得關(guān)鍵突破，但在電池整體的熱失控試驗中，當(dāng)電池充電至熱失控，整個殼體還是都燃燒了起來。
“跟預(yù)期有差異，大家都特別沮喪。”面對平均年齡不到30歲的團隊，蔣陽強作為“老大哥”承擔(dān)起了加油鼓勁的角色，“我是黨員，更要勇于擔(dān)當(dāng)，該做的工作都做了，要相信自己，有問題就去解決問題。”
憋著一口氣，團隊不停地對比分析各種數(shù)據(jù)，總結(jié)問題癥結(jié)，針對性優(yōu)化設(shè)計……終于，在第三次摸底試驗中，電池經(jīng)受住了考驗。此時，距離上次試驗，只過去了2個月，保證了項目的研發(fā)進(jìn)程。
長虹電源相關(guān)負(fù)責(zé)人透露，在積極配合客戶取得隨機適航認(rèn)證的同時，公司還將積極推進(jìn)產(chǎn)品的獨立取證。未來，長虹電源還將繼續(xù)深耕技術(shù)創(chuàng)新，加速科研成果轉(zhuǎn)化，持續(xù)研發(fā)高能量密度、高功率密度、高安全性電芯，對電池健康管理、壽命評估等持續(xù)進(jìn)行優(yōu)化，推動低空經(jīng)濟鋰電池產(chǎn)品的高質(zhì)量發(fā)展。
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