科创中国

研究耐高液压电芯结构，正、负电极的设计与工艺，提高材料与集流体结合度，有效控制电极在电化学过程中的变形量，研制出耐高液压、高能量密度、高安全性、高可靠性的锂离子电池单体. 开发指标达到耐压11000米，能量密度达到120Wh/kg，绝缘电阻＞10MΩ，循环寿命≥500次，寿命≥5年，容量差控制在±2%以内。单体电池性能与环境适应性在实验室完成考核，即通过不少于5个循环的充电和在最大工作压力条件下的放电试验。

1) 完成了耐高液压电极的设计与制备工艺、具有高真空度和高耐压密封的封装技术攻关，形成了耐压聚合物锂离子电池结构设计，制备的电池单体通过11000米静水压力考核。电池单体实现了全海深电芯在高液压变化条件下的可靠密封，耐压性达到115MPa，即11000米海水压力，电池单体常温和低温能量密度分别为145.8Wh/kg和135Wh/kg，常温条件下经过500次循环后，容量保持率为90.6%，满足技术指标要求。 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。

项目组累计完成12种类型共20组全海深锂离子蓄电池组工程样机的研制，装备了国内5家总体单位的7种型号深海潜水器，实现了国内主流深海潜水器电能源系统的全覆盖应用。结合不同应用场景，该项目的技术成果还将用于深海预置装备、深海信息簇、深海穿梭机的建设，助推我国深海装备体系发展，为我国深远海国家战略提供重要电能源保障。

在国际上首次开发了一种基于微观耐压设计与宏观验证的超高安全性电池产品，该产品的具体创新维度包含微观与宏观互相映射的两个方面：①从微观尺度出发的新技术与新方法：基于第一性原理计算的电池材料耐压设计技术和万米海水静压锂离子迁移数原位测试方法；②从宏观参数验证的新材料、新技术、新规范、新产品：高液压电极材料、复合隔膜、新型锂合金负极材料；全海深锂离子电池的安全性评估技术；全海深锂离子电池组安全性评估规范；全海深承压高比能锂电池组。

新产品：全海深承压高比能锂电池组

项目研制了一种全海深锂离子电池组，填补了国内万米载人潜水器用耐压锂离子电池产品空白，该产品的多项技术参数指标达到国际先进水平，具体如下：所有组件均可承受万米海水静压，最大承压深度 12700 米，电池组安全控制总能量等级达到 70.5kWh，最大电流输出能力达到 365A，单次耐压工作时长 13 小时。

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。

全海深高能量密度锂电池是“奋斗者”号万米载人潜水器的核心关键技术，实现了我国深海锂电池的设计、制造以及试验等方面能力的跨越式发展，填补了我国全海深载人潜器用锂离子电池的空白，助力“奋斗者”号多次实现万米下潜并开展作业以及多次科考应用、创造了中国载人深潜新纪录以及成功向建党百年献礼。研究成果也在“海斗一号”全海深无人潜水器上得到了应用，对实现我国全海深无人潜水器在国际范围内由“并跑”到“领跑”的转变起到了重要作用。该项目取得的深海锂电池关键材料、电池单体技术、耐压轻质化结构技术、关键器件及管理系统、总体设计技术与评估方法、产品样机等诸多成果，将对我国加快建设“透明海洋”技术体系具有重要意义。

“奋斗者”号成功拉开了人类对海斗深渊科考的序幕，将有越来越多不同类型的深海潜水器随之开发，深海潜水器的规模等级、用电功率、海底作业时间均将提升。随之要求深海电池组的能量密度、能量等级、输出功率、经济性均得到提升，具体按国内、国外产品发展趋势如下：

（1）国内全海深锂电池的发展趋势：高安全性、高能量密度（200Wh/kg）、宽输出功率（瓦级~百千瓦级）、高环境适应性（宽温域-20℃~55℃、全海深）、低成本。预计实现时间：2025年。

（2）国外全海深锂电池的发展趋势：高安全性、高能量密度（230Wh/kg）、宽输出功率（瓦级~兆瓦级）、高环境适应性（宽温域-20℃~55℃、全海深）、新应用场景研究（外星UUV）。预计实现时间：2025年。

希望与要求:

（1）加强全海深锂电池的原位研究平台的建设，着力解决全海深锂电池技术发展的基础问题；

（2）完善深海电池系统科学设计平台，缩短全海深锂电池系统的设计周期；

（3）建设全海深锂电池先进生产线，提高制造工艺水平和产品成熟度，降低规模化应用成本。