高鐵動(dòng)車(chē)組列車(chē)用蓄電池電極技術(shù)探析

摘 要 本文將對(duì)高鐵動(dòng)車(chē)組列車(chē)用蓄電池電機(jī)技術(shù)相應(yīng)研究技術(shù)的主要原理加以介紹，進(jìn)而詳細(xì)分析研究技術(shù)的三大關(guān)鍵點(diǎn)——蓄電池電性能、安全性能以及一致性的提升，以期為有關(guān)部門(mén)提供可靠參考。

關(guān)鍵詞 高鐵;動(dòng)車(chē)組列車(chē);停車(chē)計(jì)劃;蓄電池;電極技術(shù)

引言

如今，我國(guó)高鐵動(dòng)車(chē)組主要采用進(jìn)口的鎘鎳蓄電池，此類(lèi)蓄電池有著極高的成本，同時(shí)，其售后服務(wù)系統(tǒng)也不完善，會(huì)使國(guó)內(nèi)軌道交通行業(yè)發(fā)展受到嚴(yán)重阻礙。由此可見(jiàn)，深入研究高鐵動(dòng)車(chē)組列車(chē)用蓄電池相應(yīng)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)與原理，對(duì)軌道交通行業(yè)發(fā)展意義深遠(yuǎn)。

1研究技術(shù)的原理

運(yùn)用蓄電池的主要目的在于當(dāng)充電器或者電源發(fā)生故障的時(shí)候，可以確保直流電源相應(yīng)輔助裝置于高鐵動(dòng)車(chē)組列車(chē)在執(zhí)行停車(chē)計(jì)劃的時(shí)候，于規(guī)定時(shí)間當(dāng)中依然運(yùn)行，以便為列車(chē)的安全提供保障。因?yàn)榇祟?lèi)列車(chē)在運(yùn)行時(shí)，其速度能夠超過(guò)380km/h，會(huì)伴有劇烈的沖擊以及振動(dòng)。每日蓄電池會(huì)工作超過(guò)18h，各組有168只蓄電池，其擁有-40℃的最低工作溫度，所以相比于傳統(tǒng)的蓄電池，此類(lèi)列車(chē)的專(zhuān)用蓄電池應(yīng)當(dāng)具備的功能包括：充放電性能高，能夠使列車(chē)的負(fù)載放電以及高浮充電壓的充電需求得到滿足;有較好的高低溫性能以及較小的內(nèi)阻，適用于-40℃環(huán)境中;有較高可靠性以及安全性，使電池長(zhǎng)壽需求得以滿足;有較好的維護(hù)性能，以及比傳統(tǒng)蓄電池更長(zhǎng)的補(bǔ)水周期;比傳統(tǒng)蓄電池重量更輕，使列車(chē)運(yùn)載力提升。

結(jié)合上述要求，提出以下研究思路：

（1）電性能的提升：正電極、負(fù)電極性能的提升，對(duì)點(diǎn)擊浸漬溶液的配方以及燒結(jié)參數(shù)的改進(jìn)。需要注意的是，焊接極板時(shí)應(yīng)對(duì)全新的凸鉚點(diǎn)焊接技術(shù)加以應(yīng)用。

（2）安全性的提升：對(duì)可靠性與強(qiáng)度較高的采用高強(qiáng)度、高可靠性的黏結(jié)式鎘電極以及燒結(jié)鎳電極加以應(yīng)用;對(duì)極板的清潔度進(jìn)行提升，使維護(hù)蓄電池的周期延長(zhǎng)。

（3）一致性的提升：電極均勻性的提升，控制正電極、負(fù)電極厚度公差，確保其處于–0.02～+0.02mm范圍中，選品、分類(lèi)極板的重量，最終使極板的組裝配一致性提高[1]。

2研究技術(shù)的關(guān)鍵

2.1 電性能的提升

（1）對(duì)鎘電極技術(shù)展開(kāi)深入研究：由于粘接式鎘負(fù)電極有著較高的負(fù)極靈活性以及極為簡(jiǎn)單的生產(chǎn)工序，因此能夠?qū)崿F(xiàn)大批量生產(chǎn)，且不會(huì)花費(fèi)較多資金，當(dāng)前已被大部分國(guó)家應(yīng)用于生產(chǎn)鎘鎳蓄電池領(lǐng)域里。如今，常見(jiàn)的對(duì)拉干鎘負(fù)電極進(jìn)行生產(chǎn)的技術(shù)主要是根據(jù)相應(yīng)比例對(duì)有關(guān)的液體加以混合，配置成需要的液體，隨后自所得漿液當(dāng)中通過(guò)沖孔鋼帶實(shí)現(xiàn)掛漿，有關(guān)人員必須嚴(yán)控此程序速度，待徹底干燥后得到拉干負(fù)極帶，隨即對(duì)其碾壓得到負(fù)極片。由于生產(chǎn)技術(shù)和材料等會(huì)限制該生產(chǎn)方法，因此，最終所得拉干鎘負(fù)電極有著很低的結(jié)構(gòu)密度。

（2）鎳電極技術(shù)有較高的性能、強(qiáng)度與容量，因此需要對(duì)其展開(kāi)更深層次的研究。如今我國(guó)的高鐵動(dòng)車(chē)組列車(chē)用蓄電池鎳正電極技術(shù)主要被外企壟斷，而有關(guān)研究專(zhuān)家在不斷嘗試、研究過(guò)程中，研發(fā)出燒結(jié)式鎳正電極技術(shù)。此技術(shù)一旦實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，便可以使蓄電池壽命得到充分延長(zhǎng)，同時(shí)可以為順利開(kāi)展運(yùn)維工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)分析、調(diào)查現(xiàn)今此類(lèi)蓄電池的應(yīng)用狀況可知，其主要優(yōu)勢(shì)在于有較高的穩(wěn)定性以及均衡性，較長(zhǎng)的持續(xù)充電時(shí)長(zhǎng)以及應(yīng)用壽命，較高的充電承受力，環(huán)保性能優(yōu)越。除此之外，在充電次數(shù)上，該蓄電池比傳統(tǒng)過(guò)電池充電次數(shù)高出很多。

經(jīng)由相應(yīng)的反復(fù)試驗(yàn)可知，對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化后所得極片效率緩慢、容量下降，經(jīng)由反復(fù)運(yùn)用都不會(huì)出現(xiàn)鼓泡或者脫粉等問(wèn)題，可見(jiàn)其擁有較強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，由此可見(jiàn)，優(yōu)化后的生產(chǎn)工藝擁有更好的效果。另外，還應(yīng)經(jīng)由實(shí)驗(yàn)判斷燒結(jié)正極與粘接負(fù)極間匹配程度[2]。在相應(yīng)實(shí)驗(yàn)中能夠明確，無(wú)論是低溫環(huán)境還是正常溫度環(huán)境，蓄電池都擁有較高接受恒定壓力充電的能力，在動(dòng)車(chē)組列車(chē)中有較高的適用性。

2.2 安全性能的提升

鎘電極與燒結(jié)鎳電極效率較高、穩(wěn)定性較高，有關(guān)人員需要對(duì)其展開(kāi)創(chuàng)新研究。電沉積鎘負(fù)極屬于傳統(tǒng)蓄電池所設(shè)置的負(fù)極，有著較差的表層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，會(huì)導(dǎo)致成型困難。另外在長(zhǎng)期應(yīng)用后，極易漏電。若想完全確保蓄電池使用的安全性，應(yīng)當(dāng)對(duì)社會(huì)實(shí)際發(fā)展各項(xiàng)需要加以充分結(jié)合，并且對(duì)鎘電極與燒結(jié)鎳電極展開(kāi)創(chuàng)新研究，最終使電極可靠性全面提高。

2.3 一致性的提升

對(duì)于某高鐵動(dòng)車(chē)組而言，其各套系統(tǒng)中有168只蓄電池，這些蓄電池組成各有84只電池的兩組，這兩組以串聯(lián)形式被應(yīng)用，所以蓄電池壽命將受到單體蓄電池一致性的直接影響。動(dòng)車(chē)組中蓄電池以浮充電模式進(jìn)行充電，一旦蓄電池間個(gè)體性差異較大，便會(huì)在電池長(zhǎng)時(shí)間工作階段導(dǎo)致一些蓄電池出現(xiàn)虧電現(xiàn)象，而另一部分電池會(huì)長(zhǎng)期處于蓄電狀態(tài)，繼而導(dǎo)致單體電池間擁有越來(lái)越大的差異，縮短了一部分電池壽命。研發(fā)人員在對(duì)蓄電池極片的一致性進(jìn)行提升時(shí)，其關(guān)鍵便在于對(duì)電極一致性的提高。這主要是由于有關(guān)部門(mén)會(huì)連續(xù)批量生產(chǎn)極片，而在此環(huán)節(jié)中，不同批次相應(yīng)浸漬位置、所受溫度等有所不同，同時(shí)工藝條件與設(shè)備狀況也會(huì)出現(xiàn)改變，所以最終產(chǎn)出極片無(wú)法保持一致性。若想確保所裝配蓄電池水準(zhǔn)、性能以及容量等保持一致，需要對(duì)沖孔鍍鎳鋼帶相應(yīng)平整度進(jìn)行提升;此外，還應(yīng)對(duì)刮漿板整體結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，并且改薄刮漿板刃口，同時(shí)將定位齒進(jìn)行改動(dòng)，使之呈平直的狀態(tài)，確保極板基帶一致性;所用厚度規(guī)為0.001mm最小分度值，以便使檢測(cè)極帶厚度的精度得到有效提升;將燒結(jié)爐厚度輾壓輥以及導(dǎo)向輥精度提升。

3結(jié)束語(yǔ)

總體而言，項(xiàng)目蓄電池的工作考核已經(jīng)完成，其可以使動(dòng)車(chē)組實(shí)際需求得以滿足，同時(shí)也能使對(duì)等替換傳統(tǒng)蓄電池得以實(shí)現(xiàn)。一旦研究成功，必將使外企在此領(lǐng)域的壟斷局面被有效打破，從而實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益的全面提升，最終使我國(guó)動(dòng)車(chē)組領(lǐng)域完全應(yīng)用國(guó)產(chǎn)先進(jìn)的蓄電池。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝敏.高鐵動(dòng)車(chē)組列車(chē)用蓄電池電極技術(shù)研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019，27（17）：26-27.

[2] 朱宏亮，馮垚，蔡健龍，等.如何有效降低CRH380B型動(dòng)車(chē)組蓄電池意外斷開(kāi)的風(fēng)險(xiǎn)[J].減速頂與調(diào)速技術(shù)，2018（3）：20-23.

作者簡(jiǎn)介

孫怡（1992-），男，上海人;學(xué)歷：本科，職稱(chēng)：助理工程師，現(xiàn)就職單位：上海鐵路局上海動(dòng)車(chē)段，研究方向：高鐵動(dòng)車(chē)組。