2022年6月16日,接到登录入口员科研训练中心反馈,登录入口员在轨对舱外登录入口服电池进行状态检查时,发现2只单体电池开压异常下降,其余15只单体电池开压正常。
接到反馈后,大家十分诧异,我们所研制锌银电池满足了各种苛刻环境下的使用,为什么这次会出现这种故障?我们组织对该现象进行了分析,但是在轨工况复杂,电池处于微重力环境,地面无法模拟,并且电池远在太空,无法进行检测,只有根据在轨现象和少量数据进行分析,故障研究困难重重。
出舱工作在即,任务迫在眉睫。为了快速解决好故障问题,公司锌银电池资深专家们带领大家开展了深入细致的排查,根据电池地面履历和在轨使用工况,建立了不同的故障模型,研究了三型故障树排查14项底事件,开展了大量故障复现试验。通过对比地面和在轨的数据和状态,采用结构力学仿真分析各项机理。
夜半时分,灯火通明,技术人员争分夺秒进行各项统计、分析、试验,质量人员有条不紊协调各项试验顺利开展,电化学的真相也逐渐呈现。在大家夜以继日的努力下,对锌溶解析氢机理、正极板电极电位变化机理、电池充电电压爬升快的机理进行了试验和论证,发现故障的原因在于电池以放电态上行时,会因内部所剩余容量过低而导致负极缓蚀剂失效,电极析氢,正极被氢气还原,造成电池开路电压下降,这一故障机理是以往所没有认识到的。
问题的原因找到了,我们也稍舒了一口气。短暂休整之后,针对故障原因展开了纠正措施的研究工作,技术人员通过自研地面试验装置复现了故障现象。同时,开展了单体不同剩余容量贮存试验,根据试验结果制定了针对性的改进措施,确定后续电池上行状态为满电态并提高了电池放电截止电压,确保了电池在太空中稳定运行。时至今日,电池已经可以在轨使用多周次,满足了在轨使用需求,梅岭电源在锌银电池的探索上有了质的飞跃的同时,空间站舱外服电池也为登录入口员太空漫步做出了保障。
回想故障发生时的惶恐忐忑,梅岭电源凭借着过硬的专业技术,顶住压力,合力攻坚,最终克服了困难,也受益匪浅。反思本次故障的发生,其原因在于对电池特性的认知不到位,工程研究还有差距,通过对该问题的探究,技术人员对电池的特性认识、风险隐患识别能力进一步得到加强。
方寸之间显功力,细微之处见真章。在载人登录入口工程领域,作为登录入口科研工作者,要敬畏质量,秉承品质至上的态度,吃透关键技术,提升技术认知。梅岭电源将不断创造电池的奇迹,为实现中国梦、登录入口梦再立新功。(文/登录入口江南梅岭电源)