Page 114 - 能源动力工程的发展与展望

D 能源动力工程的发展与展望
evelopment and Prospects of Energy and Power Engineering

一、国内外现状分析

提升水下装备的自带能源储量主要可通过以下 3 个方面展开：①研制新体系

锂电池，如中科院物理所等中国科研院所提出的 500kg/Wh 的全固态锂电池等新
型锂电池技术；②深海承压锂电池组，突破锂电池自身承压特性，释放水下装备
储存空间；③可赋性形柔性锂电池，充分利用水下装备现有的异构空间，提升锂
电池空间利用率。由于新体系锂电池开发验证周期较长，工业化成熟度提升较慢，

所以深海承压型锂电池和柔性锂电池便成为水下装备提升自身能源储量的主要方
式。现有制式锂电池由于结构特性无法充分利用水下装备的储存空间，在进入深
远海时，常规锂电池自身结构不具备承压特性，为避免在深海环境中电池承受高

压而失效，需存放在有较厚壳体保护的密闭耐压电池舱内。储存空间的受限性导
致携带能源有限，无法满足 AUV 等装备在深远海中持续工作的要求。2014 年，
在马航 M370 搜救过程中，美国蓝鳍金枪鱼号 AUV 已率先采用耐压型锂离子电
池进行任务搜救。由于耐压型锂电池自身结构具有承压特性，可释放更多电池储

存空间，提升携带能源储量。因此深海耐压型锂电池成为未来海洋探测向更深更
远方向发展的新型电源技术之一。
目前常规耐压性电池采用充油耐压工艺，中国科学院青岛生物能源与过程研

究所研制了磷酸铁锂基的固态锂离子电池，为“万泉”号着陆器控制系统提供能源，
累计完成 9 次下潜，深度均大于 7000m，其中 6 次超过 10000m，最大工作水深
10901m。武汉中船重工 712 研究所也基于液态电解液研制了磷酸铁锂铝塑软包
锂离子电池，并顺利通过了 100MPa 的压力测试。这种充油耐压性型锂电池可以

瞬时平衡电池自身承受的压力，但是充油体积装置较大，影响整体电池组的能量
密度。西北工业大学联合惠州亿纬锂能公司共同开发了大容量、高密度的灌胶型
承压锂电池，采用有机类树脂材料和超轻型浮力材料，在满足锂电池组 60MPa

承压特性同时，提升了整体的能量密度，并且可以进行高达 25C 超高倍率放电。
目前水下装备存在许多无法利用的异型空间，柔性锂电池可利用自身多变可
赋性形的优点充分利用水下装备的异型空间，进一步提升水下装备的能源利用率。

同时由于柔性电池的可赋性形，可布放在新型柔体潜航器的侧翼中，增加航行器
多元化执行任务能力。2017 年日本松下开发了 110Wh/kg 的超薄软包锂离子电池，
而为了适应深海多物理场耦合环境下锂电池的工作特性，需要开发针对深海多物

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