高鐵動車組列車用蓄電池電極技術探析

摘 要 本文將對高鐵動車組列車用蓄電池電機技術相應研究技術的主要原理加以介紹，進而詳細分析研究技術的三大關鍵點——蓄電池電性能、安全性能以及一致性的提升，以期為有關部門提供可靠參考。

關鍵詞 高鐵;動車組列車;停車計劃;蓄電池;電極技術

引言

如今，我國高鐵動車組主要采用進口的鎘鎳蓄電池，此類蓄電池有著極高的成本，同時，其售后服務系統也不完善，會使國內軌道交通行業發展受到嚴重阻礙。由此可見，深入研究高鐵動車組列車用蓄電池相應技術的關鍵技術與原理，對軌道交通行業發展意義深遠。

1研究技術的原理

運用蓄電池的主要目的在于當充電器或者電源發生故障的時候，可以確保直流電源相應輔助裝置于高鐵動車組列車在執行停車計劃的時候，于規定時間當中依然運行，以便為列車的安全提供保障。因為此類列車在運行時，其速度能夠超過380km/h，會伴有劇烈的沖擊以及振動。每日蓄電池會工作超過18h，各組有168只蓄電池，其擁有-40℃的最低工作溫度，所以相比于傳統的蓄電池，此類列車的專用蓄電池應當具備的功能包括：充放電性能高，能夠使列車的負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阻，適用于-40℃環境中;有較高可靠性以及安全性，使電池長壽需求得以滿足;有較好的維護性能，以及比傳統蓄電池更長的補水周期;比傳統蓄電池重量更輕，使列車運載力提升。

結合上述要求，提出以下研究思路：

（1）電性能的提升：正電極、負電極性能的提升，對點擊浸漬溶液的配方以及燒結參數的改進。需要注意的是，焊接極板時應對全新的凸鉚點焊接技術加以應用。

（2）安全性的提升：對可靠性與強度較高的采用高強度、高可靠性的黏結式鎘電極以及燒結鎳電極加以應用;對極板的清潔度進行提升，使維護蓄電池的周期延長。

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

2研究技術的關鍵

2.1 電性能的提升

（1）對鎘電極技術展開深入研究：由于粘接式鎘負電極有著較高的負極靈活性以及極為簡單的生產工序，因此能夠實現大批量生產，且不會花費較多資金，當前已被大部分國家應用于生產鎘鎳蓄電池領域里。如今，常見的對拉干鎘負電極進行生產的技術主要是根據相應比例對有關的液體加以混合，配置成需要的液體，隨后自所得漿液當中通過沖孔鋼帶實現掛漿，有關人員必須嚴控此程序速度，待徹底干燥后得到拉干負極帶，隨即對其碾壓得到負極片。由于生產技術和材料等會限制該生產方法，因此，最終所得拉干鎘負電極有著很低的結構密度。

（2）鎳電極技術有較高的性能、強度與容量，因此需要對其展開更深層次的研究。如今我國的高鐵動車組列車用蓄電池鎳正電極技術主要被外企壟斷，而有關研究專家在不斷嘗試、研究過程中，研發出燒結式鎳正電極技術。此技術一旦實現廣泛應用，便可以使蓄電池壽命得到充分延長，同時可以為順利開展運維工作打下堅實的基礎。通過分析、調查現今此類蓄電池的應用狀況可知，其主要優勢在于有較高的穩定性以及均衡性，較長的持續充電時長以及應用壽命，較高的充電承受力，環保性能優越。除此之外，在充電次數上，該蓄電池比傳統過電池充電次數高出很多。

經由相應的反復試驗可知，對生產工藝進行優化后所得極片效率緩慢、容量下降，經由反復運用都不會出現鼓泡或者脫粉等問題，可見其擁有較強結構穩定性，由此可見，優化后的生產工藝擁有更好的效果。另外，還應經由實驗判斷燒結正極與粘接負極間匹配程度[2]。在相應實驗中能夠明確，無論是低溫環境還是正常溫度環境，蓄電池都擁有較高接受恒定壓力充電的能力，在動車組列車中有較高的適用性。

2.2 安全性能的提升

鎘電極與燒結鎳電極效率較高、穩定性較高，有關人員需要對其展開創新研究。電沉積鎘負極屬于傳統蓄電池所設置的負極，有著較差的表層結構穩定性，會導致成型困難。另外在長期應用后，極易漏電。若想完全確保蓄電池使用的安全性，應當對社會實際發展各項需要加以充分結合，并且對鎘電極與燒結鎳電極展開創新研究，最終使電極可靠性全面提高。

2.3 一致性的提升

對于某高鐵動車組而言，其各套系統中有168只蓄電池，這些蓄電池組成各有84只電池的兩組，這兩組以串聯形式被應用，所以蓄電池壽命將受到單體蓄電池一致性的直接影響。動車組中蓄電池以浮充電模式進行充電，一旦蓄電池間個體性差異較大，便會在電池長時間工作階段導致一些蓄電池出現虧電現象，而另一部分電池會長期處于蓄電狀態，繼而導致單體電池間擁有越來越大的差異，縮短了一部分電池壽命。研發人員在對蓄電池極片的一致性進行提升時，其關鍵便在于對電極一致性的提高。這主要是由于有關部門會連續批量生產極片，而在此環節中，不同批次相應浸漬位置、所受溫度等有所不同，同時工藝條件與設備狀況也會出現改變，所以最終產出極片無法保持一致性。若想確保所裝配蓄電池水準、性能以及容量等保持一致，需要對沖孔鍍鎳鋼帶相應平整度進行提升;此外，還應對刮漿板整體結構加以改進，并且改薄刮漿板刃口，同時將定位齒進行改動，使之呈平直的狀態，確保極板基帶一致性;所用厚度規為0.001mm最小分度值，以便使檢測極帶厚度的精度得到有效提升;將燒結爐厚度輾壓輥以及導向輥精度提升。

3結束語

總體而言，項目蓄電池的工作考核已經完成，其可以使動車組實際需求得以滿足，同時也能使對等替換傳統蓄電池得以實現。一旦研究成功，必將使外企在此領域的壟斷局面被有效打破，從而實現社會效益的全面提升，最終使我國動車組領域完全應用國產先進的蓄電池。

參考文獻

[1] 謝敏.高鐵動車組列車用蓄電池電極技術研究[J].科技經濟導刊，2019，27（17）：26-27.

[2] 朱宏亮，馮垚，蔡健龍，等.如何有效降低CRH380B型動車組蓄電池意外斷開的風險[J].減速頂與調速技術，2018（3）：20-23.

作者簡介

孫怡（1992-），男，上海人;學歷：本科，職稱：助理工程師，現就職單位：上海鐵路局上海動車段，研究方向：高鐵動車組。