个头不大，分量不重——即将装配在电动垂直起降飞行器(eVTOL)上的应急锂离子电源系统，乍一看并不起眼，但在四川长虹电源股份有限公司民机事业部副部长蒋阳强眼里，这是一块凝结了团队400多天心血的“宝贝疙瘩”。
“在国内民用航空领域，应急锂离子电源系统算是‘无人区’。”蒋阳强介绍。不久前，长虹电源在锂离子电池热失控安全防护关键技术上实现突破，为eVTOL主机客户取得适航认证拿下“关键一分”。
应急锂离子电源系统是如何被安全“带”上低空的?
客户主动敲门，他们迎难而上
2024年初，客户主动敲开了长虹电源的大门。eVTOL要真正翱翔于低空，必须通过民航局的适航认证，这就需要一个安全稳定的应急电源系统。在民航飞机上，应急电源是关键备份，保证飞机在失去主电源的情况下，仍然能够正常使用关键系统。传统民航应急电源多采用镉镍电池。“在低空领域，eVTOL主机厂更青睐个头小、重量轻的锂离子电池，这样可以增加更多载荷。”蒋阳强解释，锂离子电池要想进入低空，如何进行热失控安全防护是必答题。
热失控指电池在过热、过充等条件下发生不可控的冒烟、起火等情况，会危害航空器的安全飞行。根据中国民用航空技术标准规定，搭载在民用航空器上的可充电锂电池和电池系统，应满足2017年发布的RTCA/DO-311A标准(《可充电锂电池和电池系统最低运行性能标准》)，通过热失控安全防护，否则无法适航取证。
不少eVTOL主机厂也尝试过自研，但很快发现，还是得专业的人做专业的事。长虹电源在电源领域技术上积累深厚，全球最快高铁列车CR450动车组样车上，就搭载了长虹电源自主研制的锂电池系统。在无人机电源系统领域，长虹电源也拥有丰富的供货经验。
但面对如穿越无人区般的技术新课题，团队还是觉得挑战不小。“最主要的是没有先例可借鉴，热失控抑制数据不足。”蒋阳强形容，研制的过程如同摸着石头过河。
“河”非过不可吗?面对这个问题，蒋阳强笑着说：“更安全、更可靠的电池，一直是我们的追求。”他提到，早在2018年，团队就关注到RTCA/DO-311A这一标准并进行相关研究，但当时低空经济尚未迎来发展热潮，市场应用的结合点并不明朗。当机会找上门来时，曾经的储备就成了试金石。
一次次试错，他们愈战愈勇
如今，“摸着石头过河”的结果已然明朗：对长虹电源研发的应急锂离子电源系统整组电池进行充电，按照标准用2倍的额定电流充电直至热失控，不仅能够实现毫秒级动态监测链式反应，还实现了烟雾定向排放，成功通过RTCA/DO-311A标准安全性验证试验。
“电池内部1000多摄氏度的情况下，电池安装部位能保持在400摄氏度以下，排气管道外壁能控制在200多摄氏度。”蒋阳强介绍。
这一成果的背后是上百次大大小小的试验。防火材料、结构优化及监测系统……长虹电源为应急锂离子电源系统构建了五重热失控防护墙。比如在电芯层级，用活性材料进行表面包覆，在单体之间设置热隔离层等，阻挡、延缓热失控的路径。“让电池内部像点爆竹一样，一个接一个触发，而不是一下子都触发，达到延缓热失控进程的效果。”蒋阳强打了个比方。
但是，过程中并非一帆风顺。今年4月，团队已在单个电芯热失控安全防护上取得关键突破，但在电池整体的热失控试验中，当电池充电至热失控时，整个壳体都燃烧了起来。“跟预期有差异，大家都很沮丧。”面对平均年龄不到30岁的团队，蒋阳强像大哥一样给大家加油鼓劲，“要相信自己，有问题就去解决问题。”
于是，团队不停地对比分析各种数据，总结问题症结，针对性优化设计……终于在第三次摸底试验中，电池经受住了考验。此时距离上次试验只过去了2个月，保证了项目的研发进程。
长虹电源相关负责人透露，在配合客户取得随机适航认证的同时，公司还将积极推进产品独立取证。未来，长虹电源将继续深耕技术创新，加速科研成果转化，持续研发高能量密度、高功率密度、高安全性电芯，推动低空经济锂电池产品的高质量发展。
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