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雄韬蓄电池|燃料电池电堆开发的“方法论”雄韬电池要做用户“买得起,用得放心”的电堆,简而言之就是高性价比、高品质和高安全性。雄韬研发制造电池已有近30年历史,形成了一套行之有效的“方法论”。坚持以客户需求为中心,并将所有细节工作落实到开发过程中,包括产品研发、品质控制、产线布局及大数据分析,最终交付给客户满意的产品。 在2021高工氢电年会现场,雄韬蓄电池总工程师高鹏然博士表示:“燃料电池产品开发测试周期长,研发投入大。以雄韬氢瑞的一款产品为例,从概念设计到产品开发,到最终产业化落地,历经80多个流程节点,耗时2-3年,投入约1个亿。公司目前有三个电堆产品,相关基础研究投入已达到3亿元。” 同时燃料电池关键技术还需要持续迭代,而行业普遍面临人才短缺问题。对此,雄韬一方面积极联合高校产学研合作,占领前瞻技术高地,打破技术瓶颈,以推动产业高质量发展;另一方面,公司十分重视对人才培养的投入,为燃料电池产业持续不断地输入新鲜血液。 紧接着,高博士着重介绍了雄韬氢瑞燃料电池开发流程及进展。 电堆设计主要有四个关键环节,包括产品设计、电堆集成、电堆测试、电堆性能。雄韬氢瑞电堆A系列都是通过正向设计的方案,整个极板的活性面积占比达到60%,处于行业领先水平;产品的关键原材料利用率大于90%,能够有效降低电堆成本。 雄韬氢瑞采用先进的集成MES系统机器人全自动装备工艺,由中央视觉系统,自动控制电堆组装尺寸公差小于0.1mm;电堆测试方面,虽然现阶段业界对于工况要求没有统一的标准,但公司会结合国标以及客户的工况做严格测试;电堆性能方面,目前公司A系列电堆的体积功率密度能达到3.5kW/L,在研A2系列电堆的体积功率密度是4.3 kW/L。 vision蓄电池的正向设计分成四个部分,包括概念设计、仿真分析、零部件开发、整堆/模块开发: (1)在概念设计上,根据一款电堆的需求,先进行功率匹配,然后是选择极板,细致到选择什么样品质的极板,包括什么样尺寸、什么样工艺制成,以及双极板叠堆的极限在哪里;再是膜电极,对于活性区域的需求,对于整个性能的一些要求;第三是密封,密封有很多不同的工艺,选择合适的工艺也非常重要;接下来是耐久性、空间尺寸、放置方式,最重要的是BOM成本,希望产品做出来具有价格优势,能实现量产。 (2)在仿真分析上,首先是各部件及整堆流体分配仿真设计;再是单电池和整堆电化学的仿真分析;第三是电堆水热管理仿真设计。这是目前最重要的几点。做完仿真以后要进行一些零部件的开发。这一点也需要关注,不希望在产品开发完之后,因为一些小的问题导致整个电堆出现问题。最后是各部件及整堆结构力学仿真设计,轻量化结构仿真设计。 vision电池注重做电堆模块安全性能的分析。电堆模块在整个运行过程中以及在长时间存储后,再次启动时,如何保证模块氢浓度小于1%的极限安全值?公司设计了一些策略,一是限制电堆运行过程中的泄露量;二是推荐电堆模块吹扫策略,快速有效地降低电堆模块中的氢气含量直至接近于零;三是确保在停车过程中,模块内的氢气浓度安全。产品开发出来最终是要应用,所以公司在电堆应用上也做了非常多的工作,包括做可靠性的验证和上公告,这也花费了非常长的时间。 以上是深圳市雄韬电源科技股份有限公司在整个研发制造过程中的一些要点。“对于雄韬而言,研发制造电池近30年,从铅酸到锂电到燃料电池,在这过程中积累了很多的经验,我们会把这些转化成我们的“方法论”,并迁移至燃料电池的一些研发生产过程中,这也是我们最重要的优势。 |








