軌道交通車輛的主要功能為載客運行,其安全性及可靠性最為重要,對車輛蓄電池的安全性、功率、能量、環境適應性、壽命、準入機制等方面有著極為嚴格的要求。
那么,公司的軌道交通專用電池又有哪些“過人之處”?這些產品優勢又是如何煉成的?
產品作用大 市場門檻高
據了解,軌道交通車輛上的信號、通信、照明、綜合監控(ISCS)、火災自動報警系統(FAS)以及站臺門、變電所設備等均需要配置高可靠性、不間斷UPS電源系統,并配備大量的蓄電池。在正常運行過程中,蓄電池為列車提供基礎的電力支撐;在車輛運行過程中發生緊急故障、等待救援時,蓄電池為緊急通風設備、外部照明、乘客信息系統、門控設備等提供緊急供電電源。
可以說,蓄電池作為后備電源系統唯一的關鍵儲能設備,在保障軌道交通安全、可靠運行方面意義重大。也因此,這一市場的進入壁壘一直保持著較高水平,進入該行業需要經過較長時間的審核、驗證,對企業的研發、設計、檢測和生產能力有較高要求。根據原中國鐵路總公司《鐵路產品認證管理辦法》、《認證目錄以外鐵路車輛零部件裝車前技術審查管理辦法》等規定的要求,不同類別的配套產品需通過鐵科院或主機廠認證或需經過技術審查、運用考核合格后,方可批量應用。
由于鐵路要在包括極端氣候、極端地質等多樣的環境中運營,對于軌道交通設備的產品安全性和對極端環境的適應能力也在不斷提升。按照軌道交通行業標準的要求,車輛需要在-40℃~+40℃范圍內運行。在壽命方面,軌道交通機車車輛每天運營時間在10h以上,因此儲能系統的循環壽命直接影響到機車車輛的全壽命周期成本。
并且,在產品性能要求不斷提升的同時,軌道交通市場對綠色環保的環境友好型產品需求不斷增長。2019年,圍繞構建安全、便捷、高效、綠色、經濟的現代化綜合交通體系,國務院印發了《交通強國建設綱要》,號召“推廣應用環保新技術、新裝備、新材料、新工藝,提升智能化節能管控的要求”。對此,中國工程院院士劉友梅說:“綠色就是高效、零排放、對環境友好。
傳統產品短板明顯 綠色安全是重點
基于以上原因,傳統的軌道交通電池已經無法滿足安全和環保要求?!皬膰鴥韧廛壍澜煌ㄜ囕v用電池來看,當前蓄電池仍是主流,如鉛蓄電池和堿性Cd-Ni蓄電池,但這兩類電池存在很多問題,直接影響著軌道交通車輛技術的可持續發展?!眹夷茉粗鲃优潆娋W技術研發中心副主任吳健近日在接受采訪時如是表示。
據了解,鉛酸電池和鎳隔電池均含有重金屬,對環境污染重。北京交通大學電器學院一項研究顯示,由于重量和體積大、充電時間長以及壽命短,鉛酸電池已難以滿足現代軌道交通高效運營的要求。與鉛酸電池相比,鎳鎘電池大電流放電特性好、耐過充放能力強、維護簡單,但由于其具有記憶效應、能量密度較低、含重金屬存在環境污染等因素,同樣限制了鎳鎘電池的持續發展。
公司的鎳氫電池則屬于對環境友好的電池產品,也是目前安全性最高的電池之一,產品具備“高安全、長壽命、寬溫域、免維護、綠色環?!钡犬a品特點,供應豐田以來保持零事故,軌道交通試運行反饋良好,符合國家對軌道交通的戰略規劃。那么,回到開頭,這些產品優勢又是如何煉成的?
智造能力突出 保障電池安全
小科認為,這既是基于產品自身屬性,也受益于科力遠在鎳氫電池領域的持續耕耘與銳意創新。公司已建立了完成的電池產業鏈,打通了從基礎材料到關鍵材料再到電池產品的生產制造體系,可充分保障產品品質。
除此之外,公司的智能制造工廠也在研發、規劃、排程、現場管理、倉儲物流管理、產品服務等全流程數字化賦能,覆蓋對人、機、料、法、環、產品等重要生產要素的管理,實現了車間生產管理全自動化、生產設備與工藝流程智能化、生產現場數據自動采集集成化,有效提高了生產效率、提升了產品質量。
技術部門通過構建多孔金屬材料面密度在線計測數學模型,在全球率先實現精確填充和連續多孔基材重量的無損檢測;建立了正極片閉環反饋定量噴涂系統,并實現漿料精確充填,確保了極片一致性,進而滿足了電池高一致性要求。
通過高溫堿處理工藝技術,大大提升儲氫合金粉活性,提高了電池的功率性能和低溫放電性能。并開發了正負極配方優化技術,提高析氧過電位,并防止負極合金被氧化,協同提升電池的高低溫性能,滿足寬溫域性能要求。
公司還開發了高柔性、數字化電池制造成套裝備和系統產品,提升了產品安全性,在過充放電、擠壓、短路、火燒、浸泡等極端情況下,均不會發生燃燒和爆炸。?
交通強國鐵路先行 軌道發展未來有我
《新時代交通強國鐵路先行規劃綱要》以系統化頂層設計文件的形式明確了中國鐵路未來30年的發展藍圖,到2035年,全國鐵路網將達到20萬公里左右,其中高鐵7萬公里左右;到2050年,全面建成更高水平的現代化鐵路強國。規劃有望帶動高鐵車輛、車上裝備以及后期維護等一系列相關產業的蓬勃發展,也將提升軌道交通電池的需求。
公司將充分利用產品優勢,把握機遇,服務交通強國事業。軌道交通電池已經獲得CRCC認證,具備了市場準入資格,目前正圍繞“2個發展方向 7個類產品類型”拓展市場空間,并與4個主要合作伙伴、6家鐵路局展開合作,相關訂單也正逐步落實。