地球表面の71%を占める深海は 最も神秘的で 厳しい領域です 大気圧は数百から数千の気圧で 腐食性の高い海水劇的な気温変動深海探査機器の"エネルギー・ハート"として,バッテリーの防水性能が 探査ミッションの成功や失敗を直接決定します独特の"油密封+圧力バランス"の設計のおかげで 油で満たされた電池は 従来の電池の深海防水ボトルネックを 突破しました水中のロボットにとって 主要なエネルギー源となるこの記事では,深海環境における防水性に関する課題から始め,防水性に関する原則について詳しく説明します.実用的な応用"水中の極端な環境"で安定した電源供給を維持する方法を明らかにしました

I. 深海 防水 装置 の "生死 の 試練":従来 の バッテリー が 失敗 する 理由

石油で満たされた電池の価値を理解するにはまず,深海環境がバッテリーに及ぼす"三重攻撃"を認識する必要があります.従来の防水設計は,そのようなシナリオで"紙の壁"のようなものです.極端な環境の侵食にも耐えられない.

1高圧圧縮: ケース 破裂 の "致命 的 な 圧力 "

海底10メートルごとに 圧力は大気1個増加します圧力は100台のファミリーカーが 1平方メートルの面積を同時に圧迫する量に相当します大半の従来の電池は"硬いケース+静的密封"設計 (例えばゴムパック,接着剤) を採用し,高圧下では不可逆の変形を受けます.密着が圧縮され 変形している最悪の場合,カビが直接破裂し,海水が即座にバッテリーコアに突入する.研究チームは実験を行った:"IP68防水"と標識されたリチウム電池が 500メートル深海に潜りました短回路を起こし 23分以内に 完全に電力を失いました

2海水 の 腐食:電極 と 電解質 の "目 に 見え ない 殺人 者"

海水には,マグネシウム塩化物やカルシウム塩化物などの電解質とともに,約3.5%の塩化ナトリウムが含まれています.普通の電池の箱が完全に割れなくても一つは,電池電極と化学反応する (例えば,電池の電極は電池の電極と化学反応する).リチウム電池のアルミホイル正電極は,海水によって腐食され,アルミオキシードを形成する電子の接触が不十分になる) 一方,内部電解液を稀化し汚染し,イオン移動経路を妨害する.通常の防水リチウム電池が 24時間浅い海水 (10メートル深) に浸された後海深探査の長期電力供給の需要を満たすとは程遠い.

3温度変動: 密封障害の"触媒"

深海は恒温環境ではありません表面海水と深海水温噴出口の周辺の温度差が300°Cを超えると (表面では約20°C)恒常電池の密封材料 (例えばゴムパック) は,急激な温度変化により膨張し収縮し,密封隙を拡大します.海水 を ほとんど 阻害 し て いる 構造 は,温度 の 繰り返し 変動 に よっ て,最初 に 密封 性 を 失い ます浅瀬の水性電池"が深海で動作できない主な理由です.

油 で 満たさ れ た バッテリー の 深海 防水 原則: "油"が"三重 の 保護 網"を 構築 する 方法

油で満たされた電池は 深海でうまく機能します "エネルギー貯蔵"と "防水"を 深く統合しているからです油断バリア + 圧力バランス + 耐腐食材料の3重設計により普通の電池の防水性問題も 明確に解決しています

1隔熱油詰め:最初の"物理的な防水壁"

表面に特殊な保温油この油層は"防水装甲"のように作用する.

• 海水 の 浸透 を 阻止 する: 隔熱油は海水と似た密度ですが,海水には溶けない.非常に強い密封特性があります.電池のケースが高圧により小さな隙間を作り出すとき,隔熱油がまず穴を埋めます, 海水と電池コアとの間を直接接触させないように"油膜障壁"を形成する. 殻が部分的に破裂しても,隔離油はゆっくりと漏れ, forming an "oil layer" at the rupture site to delay seawater intrusion (experimental data shows that a certain type of oil-filled battery can still operate for 3 hours in the deep sea at 200 meters even with a 1mm casing crack).

• バッテリー の 中核 を 隔熱 し,保護 する: 隔熱油自体には優れた電熱隔熱特性があります.少量の海水が箱に浸透しても,隔熱油によって包まれ隔離されます.電池コアの正電極と負電極と回路を形成できない短回路故障を回避することで,従来の電池が完全に欠けている明確な利点です.

2圧力 バランス 設計: 深海 高圧 に 対処 する "鍵"

深海での高圧により引き起こされるカウスの破裂を解決するために,オイルで満たされた電池は"柔軟な油室 + 圧力トランスミッション" 内部と外部の圧力のバランスを達成するための設計:

• 柔軟な油室構造油に耐えるゴムで作られた柔軟な油室が バッテリー内に保管され 隔熱油で満たされています外部の海水の圧力が,カビを通して柔軟な油室に伝わります.油室は圧縮され,隔熱油の内部圧力が相応に増加し,最終的に外部海水圧とバランスを取ります.この設計では,バッテリーケースが負う"ネットプレッシャー"が著しく減少します高圧による変形や破裂を防止する (ダイビングスーツの原理に似ている:人間の体に対する外部水の圧力を対抗するために内部気圧を調整する).

• 電気液 と 隔熱 油 の 間 に ある"層 の 隔離": バッテリーコア内の電解液 (例えばリチウムベースの電解液) と外部の隔熱油は,油耐性弁で分離されます.これは,電解液が保温油と混合するのを防止するだけでなく,電池の化学反応に干渉するのを防ぎ,弁を通して圧力伝達を可能にします.,バッテリーコアの内部圧力が外部隔熱油圧と同期して変化することを可能にし,さらに高圧損傷からバッテリーコアを保護します.

3腐食耐性のある材料のマッチング:海水の侵食に対する"基本的保証"

油で満たされた電池のハウスと主要部品は"深海耐腐食性"材料ででき,源から水性耐久性を高めます.

• ケース材料■チタン合金または316L不?? 鋼が主に使用されます.これらの材料は高塩度ではるかに優れた耐腐蝕性を持っています.通常のアルミニウム合金よりも高圧環境 (実験によると,1年間深海に浸した316Lステンレス鋼の腐食率は0普通のアルミニウム合金では0.5mm/年に達する.

• 電極と端末: ポジティブ電極はニッケル付銅製のフィルムで,ネガティブ電極はチンの付銅製のフィルムで,端末はポリテトラフッロエチレン (PTFE) により密封されている.PTFEは海水による腐食に耐えるだけでなく, -20°C~260°Cの温度範囲でも安定している.温度変動による密封障害を回避する.

油 で 満たさ れ た バッテリー の "信頼 できる 性能"

石油で満たされた電池の深海防水能力は,3つの異なる科学研究と産業シナリオで検証されています.浅瀬での緊急救助のために000メートルの深海遠征その実用的な性能は"水中のエネルギーコア"としての信頼性を証明しています

13,000 メートル 深海 カメラ: 稀有生物 を 捕捉 する "画像 保護 者"

中国の"深海戦士"潜水艦は かつては高画質カメラを搭載し 油たん電池を搭載し 3,000mの深海生物観測任務を遂行していましたこのカメラの油で満たされた電池は"リチウムベースの電解質 + 高密度隔熱油"の設計を採用しました300大気圧に耐えられる柔軟な油室. 実際の探検中に,電池は100時間連続で働いた.深海スナイルフィッシュやチューブワームなどの稀有生物の鮮明な画像を撮る 複数の気温変動 (10°Cから25°C) にかかわらずバッテリーの電圧は3.7V ± 0.1Vで安定し,防水障害はありませんでした.以前使用された従来の密封型リチウム電池は,圧力問題により最大15時間同じ深さで故障しました..

2海底センサー"500メートル 石油とガスの探査のための"長期データステーション"

海底の石油とガスの探査には 膨大な数のセンサーを設置し 形成圧,温度,その他のデータをリアルタイムで監視する必要があります6〜12ヶ月間,海底で連続して作業する必要がある電力会社によってこれらのセンサーを装備された油たん電池には 標的型設計が特徴でした

• 海底の流れによって油が流れるのを防ぐために高粘度隔離油で満たす.

• 低温耐性リチウム塩電解液を使用し,深海の恒温環境約4°Cに適応する.

• 316Lステンレス鋼のケースを 採用し,ダブルPTFEガスケットを
  この石油充電電池は 1,500mの深さで 10ヶ月間安定した電力を供給しましたセンサーデータ伝送速度を100%維持し,その期間中にメンテナンスを必要としないこれとは対照的に,従来の防水電池は,平均して3ヶ月ごとに交換する必要がありました.探査コストを増やすだけでなく 海底環境を害する危険性もありました.

350 メートル 浅瀬 救助 ロボット: 緊急 状況 の "柔軟 な 助手"

油で満たされた電池は,浅瀬のシナリオ (100メートル以内) でも優れた性能を持っています.緊急救助隊が使用する"ミニ ROV" (リモコン操作の水中車両) は,軽量な油たんたん電池 (重さわずか500g) 搭載され,エンジニアリング用プラスチック用ケースを装着していた.断熱油で満たされ",自圧バランス"設計を採用 (柔軟な油室を必要とせず,断熱油の軽微な圧縮により圧力バランスを達成).港湾 の 難破 船 の 救助 任務 の 間このROVは50メートルの水深で8時間稼働し バッテリーに水が入らないまま 狭いキャビンの隙間を繰り返し移動しました最終的には 捕らえた兵士の位置を 発見しましたそれに対して,従来の防水リチウム電池を使用した類似のROVは,同じ作業条件下で最大3時間しか動作できない.水が入って制御を失う危険性がある場合.

IV. 技術の進化とDIYの洞察: 深海油で満たされた電池の未来と応用

油たんたんたんたんたんたんたんたんたんたんたんたんたんたんたんたんたんたん" これらのボトルネックも 将来の突破の方向性です電子機器の愛好家にとっては,水に耐える原理は,水中 DIY プロジェクトのための実用的なアイデアも提供できます.

1未来 の 突破: 軽量 で 高容量 で 賢明

• 軽量 材料炭素繊維で強化された樹脂の外壁を開発し,圧力の耐性を確保しながら,10Ahの深海油で満たされた電池の重量を2kgから1kg未満に削減する.

• 高容量 の 電解質: 改善された隔熱油 (例えば,ナノスケールの防水剤を追加) と組み合わせた新しいリチウム金属負電極電解質の開発エネルギー密度を80-120Wh/kgから150Wh/kgを超えること;

• インテリジェントモニタリング: マイクロ圧力センサーとオイル濃度センサーを組み込み,リアルタイムでバッテリーの内部状態を伝達し,故障の早期警告を提供し,保守コストを削減します.

2伝統的な機器の防水性を向上させるための"ヒント"

• シンプルな隔熱油密封: トランスフォーマーオイルを少量混ぜて,従来の電池のハウスに入れて,エポキシ樹脂で封印して,浅い水環境 (水泳池など) の防水性能を向上させる.,(温度変化による圧力の蓄積を防ぐために,小さな換気孔を用意する必要があります)

• 圧力バランス設計: DIYの水中センサーを製造するときは,内部および外部の圧力バランスを達成し,外殻の破裂を防ぐために,柔軟なゴム膀?? (空気または油で満たされた) を外殻に設置します.

• 耐腐食端末処理: 端末 を 熱 に 収縮 できる 管 で 包み,その後,油 に 耐える シリコン 密封剤 を 塗り込み,端末 に 海水 が 浸透 する こと を 防止 する.

The application of oil-filled batteries in deep-sea waterproofing is not only a result of technological innovation but also reflects the thinking of "designing for extreme scenarios"—they do not pursue "all-round capability" but focus on "deep-sea rigid demands電子機器の愛好家にとっては シンプルな"油+圧力バランス"の論理で 伝統的なバッテリーの致命的な痛みを解決しますこの"精密度による問題解決"の考え方が テクノロジーのそれ自体よりも 価値があるかもしれません水中DIY機器の設計であれ 日常電子機器の防水性能を最適化するであれ 洞察が得られます"防水"を設備の適用を制限するボトルネックではなくする.