技术成果

深海特种微藻资源及新型活性物质开发

深海低温、黑暗、高压的极端环境不适宜藻类的生长，意外的是近期自深海分离培养获 得大量的微藻，经鉴定为深海特有微藻。为应对深海极端环境，深海微藻具有特殊的代谢途 径并合成特有的生物活性物质，是挖掘新基因及新型活性物质的重要资源宝库。研究发现深 海微藻富含微藻多糖和不饱和脂肪酸（EPA），其中微藻多糖以甘露糖、半乳糖及葡萄糖醛 酸单糖为主，具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤作用，在医药方面具有极大的应用价值；EPA是 一种重要的多不饱和脂肪酸，是人体不可或缺的营养元素。因此，深海微藻生物活性物质将 在挖掘新型海洋药物、保健品、化妆品等行业具有极大应用价值。

高性能聚合物固态锂电池技术项目

我国《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》，提出加快固态动力电池技术研发及 产业化是“新能源汽车核心技术攻关工程”。针对传统液态锂离子电池主要存在的续航和安全 方面的缺陷，面向国家深海装备重大战略需求，研究所固态能源系统技术中心深耕固态锂电 池关键技术，历经十几年攻关，国际首创“刚柔并济-三相渗流”聚合物复合固态电解质，秉 承“功（率）能（量）兼备”的系统设计理念，开发出具有完全自主知识产权的高比能、高安 全、高耐深海压、长使役寿命固态锂电池及深海特种电源系统，率先在马里亚纳海沟实现全 海深应用，为国家深海环境探测、科学研究提供了强有力的能源技术支撑，在国际上开创了 高比能固态锂电池特种电源系统深海智能装备应用新局面，建设了国际一流的固态锂电池研 发和生产装备平台，建立了完整的固态锂电池技术体系，形成了具有自主知识产权的关键技 术和核心产品。

裂壶藻功能油脂的发酵制备技术

长链多不饱和脂肪酸作为人体营养补充剂已有超30年应用历史，其中二十二碳六烯酸 （简称DHA）和二十碳五烯酸（简称EPA）被分别称为脑黄金和血管清道夫，长期居营养 补充剂排行前列。然而，目前我国来自于深海鱼油的DHA、EPA功能油脂产品原料主要从 国外进口，此外含有DHA/EPA的鱼粉是水产饲料中的主要蛋白质原料，也主要从国外进口， 鱼油和鱼粉产业对国际渔业资源依赖度较高。裂壶藻（裂殖壶菌）是DHA藻油的主要生产 菌，目前其产品主要应用在营养保健品和婴幼儿奶粉添加剂等领域。裂壶藻同时含有大量的 蛋白质，可有效替代鱼粉，但目前的应用受制于生产价格、EPA含量等因素。本项目基于裂 壶藻开发了生产不同种类和含量的功能油脂的菌株，可以通过高含量有效降低单位 DHA/EPA的生产成本，也可以为生产高端和医药用途提供超高含量藻油产品，还可以为生 产水产饲料提供含高蛋白和DHA/EPA油脂的藻粉产品，在营养健康、医药、饲料等领域未 来具有广阔的市场发展前景。项目同时还基于整合生物糖化开发了利用非粮碳源发酵裂殖壶 菌的技术，有望进一步降低发酵成本，在水产饲料中实现大规模应用。

深海原位气相色谱仪

用于原位高精度定性定量分析深海海水中溶解的永久性气体和挥发性有机物。主要技术与性 能指标：尺寸F186x760 mm，重32kg ( 空气中)功耗35 W 最大工作水深4500 m，深海连续工 作时间≥100 h；检测下限＜1ug/l；采样/分析周期 2 h。

深海荧光传感器

本项目从深海实际探测需求出发，突破了小型高光效光路、低噪音低漂移光电放大电路及明 场检测设计等关键核心技术，研制多种高灵敏、低漂移的深海原位荧光传感器，不仅填补了国内空 白，且在灵敏度、动态范围、稳定性、功耗、体积等指标上优于进口产品，具有良好的推广和产业。主 要技术与性能指标 尺寸Φ61.5×242 mm， 水中重量 1.5 kg， 功耗≤1.2 W， 最大工作水深 4500 m。 微生物检测限30 ng/L色氨酸，CDOM检测限10 ng/L硫酸奎宁，藻类检测限0.5 ng/L叶绿 素a，示踪剂检测限1 ng/L罗丹明。

锂/氟化碳电池

项目介绍 锂/氟化碳一次电池以金属锂和氟化碳为活性物质的化学电源，具有能量密度高、安全性好、 储存寿命长、环境适应性强等特点，其工作无需氧气环境，可在陆海空天等多种领域使用。 大连化 物所研制的锂/ 氟化碳一次电池，电芯能量密度已达940 Wh/kg，是常规锂离子电池的3倍以上； 可在-55℃~85℃各种极端环境下使用；储存寿命10年以上。 应用领域：便携式电源，无人机，无人车，海上浮标，深海探测，深空探测，免维护智能仪表等。 先进程度：国内领先。

宽温区锂离子电池技术

宽温区锂离子电池技术主要是针对商业化锂离子电池在低温环境下充电难、效率低、容量低 等问题，储能技术部研究团队近年来一直致力于宽温区适用的关键活性材料开发；低阻、耐宽温、 高稳定性的电极设计制备；宽温区电池器件的设计制造和工艺优化等工作，突破了高性能活性材 料及电极制备技术，自主研制出2.5-20.0Ah不同型号的宽温区锂离子电池，可在-50℃~55℃的温 度区间内应用。其中，自主研制出 5.2Ah 级低温锂离子电池，在 -40℃低温 0.2C 充放电容量为额 定容量的 84.8%，能量密度达到 161.73Wh/kg；-40℃下 0.2C 充电 /1C 大电流放电容量为额定 容量的 81.9%，能量密度为 141.96Wh/kg；-50℃极低温下充放电的容量为额定容量的 67.1%。 该型号低温锂离子电池通过了具有中国合格评定国家认可委员会（CNAS）资质的中检集团南方 测试股份有限公司的三方测试。除了优异的低温环境充放电性能，5.2Ah 低温锂离子电池还通过 了国标（GB 31241-2014）、国军标（GJB 4477-2002）中的多项环境及安全项目测试。 宽温区锂离 子电池在高海拔、高寒、高热环境储能，深海深空作业、特种装备电源，极地科考、高原应急电源等 应用场景具有巨大的应用潜力。宽温区锂离子电池系统应用于我国北方地区用户侧储能领域，宽 温区场景储能，高寒地区的特殊装备电源，J用电源等领域具有广阔的应用前景。 研究团队开发的 10.5Ah级宽温区锂离子电池技术，在第六届中国创新挑战赛暨中关村第五届新兴领域专题赛中， 通过现场方案比拼和样品实测比拼获得优胜奖，并经需求单位和评审专家遴选晋级专题赛总赛， 获得总赛第三名。挑战赛实测结果显示，电池样品的在保证55℃高温搁置稳定的条件下，在-25℃ 下1C充放电的能量密度189.7Wh/kg，在-40℃下1C充放电的能量密

成套技术 合作开发

千百年来，人类对宇宙充满了无限向往，一直没有停下探索的脚步，随着科学技术的进步，人 类的脚步越走越远，深空、深海、深地、两极逐渐成为了新的目标，上述极端环境应用场景的探索通 常与重要的科研活动和重大的国家战略需求紧密关联，确保极端环境下的装备优势变得至关重 要。开发满足不同极端环境条件下应用需求的电池技术具有重要科学价值和重大战略意义。 极端 条件下的科研活动需要面临极低温、高温、宽温区、高气压与高水压、低气压、紫外和宇宙射线辐 照、极高加速度、盐雾环境等多种环境。极端环境条件对电子设备和装备的能源系统提出了更严苛 的挑战。现有电池和超级电容器技术在极低温下、高温下、深空、深海、深地、强辐射等环境下无法 正常工作，容易失效，相关的基础科学知识和关键技术在全球范围内都非常欠缺，原创成果也较为 缺乏。探索极端环境下电池的热力学、动力学和稳定性等基础科学问题，开发新材料、新技术、新器 件和新系统，既具有重大的科学意义，也具有重大的应用价值，将是未来技术竞争的高峰。 电解液是储能系统必不可少的组成部分，开发极端环境下的可稳定工作的电解液具有重要意 义。离子液体具有高的电导率、宽电化学窗口、在极宽的温度范围内具有不挥发、不易燃和绿色环 保的特点，特别适用于极端环境（如高温、高真空）中，通过合适的溶剂复配又可满足极低温环境， 所以开发基于离子液体的电解液体系，不仅具有极高的科学价值也必将具有极高的经济价值。 通过本项目的实施，拟实现以下目的：（1）形成100吨级离子液体生产技术工艺包，建成一条 10 吨级示范生产线。（ 2） 研发1种及以上高离子导电率高、高温稳定的低成本高压离子液体基电 解液，使其在高温（120℃）条件下电化学窗口≥3.8 V，液程：-85℃-300℃，水含量≤10 ppm。（3） 研制出基于离子液体电极液的高比能、耐高温和耐高压的圆柱型或软包超级电容，充电电压≥2.

高比功率、高比能、免维护锂一次电池

针对大功率、长续航特种装备对高比功率、高比能量、免维护、高安全电池的迫切需求，大连 化物所持续深耕锂电池领域，通过材料创新和技术创新，突破一次电池高比能量正极材料制备、 功能化电解液设计、高安全电芯仿真设计及轻量化成组等关键技术。目前，电池的比能量400-500 Wh/kg（1C）、功率密度>3500 W/kg； 通过了国军标针刺、短路、挤压、枪击等严苛考核，安全性高； 贮存寿命长（8-10 年），免维护；工作温度范围宽，可-40℃大功率放电。 应用领域 高比功率、高比能、免维护电池适用于高速打击型无人机、无人车免维护动力电源；也适用于 深海、深空装备的免维护电源等。 先进程度 国内领先。

多维力传感器

必要性及需求分析:多维力传感器是智能机器人最主要的外部传感器之一，包括单维-六维力/力矩传感器，其中以六维力/力矩传感器应用最为广泛。该传感器可同时检测三维空间三个力和三个力矩的全部力分量信息。自上世纪九十年代以来，中科院合肥智能所围绕多维力传感器的关键技术,以研究六维力传感器的结构和信息处理为切入点,开展多维力传感器及其应用研究。主要研究包括：机器人六维腕力传感器、三维指力/脚踝力传感器；用于水下机器人的六维腕力传感器、用于空间机器人的六维腕力传感器；机器人六维腕力传感器动态性能研究；带有力/触觉临场感的机器人装配作业平台；机器人传感器系统实验平台；用于体育竞技领域的六维力测试平台；科学普及领域的测力机器人等方面。目前研制的多维力传感器在中国科学院沈阳自动化研究所、上海交通大学、吉林大学、哈尔滨工业大学、浙江工业大学、西华大学等科研单位都有具体应用。现有工作基础:性能特点：抗过载能力强：过载能力能达到满量程的300%，同时具有机械过载保护和满量程溢出标志；高采样率和高传输速率：数据采样率可达10KHz，数据传速率可以达到2Mbps（CAN总线）；多种输出接口：可选择多种输出接口，如CAN总线，RS232/422，USB，模拟等。该项目目前已申请13项国家发明专利，软件著作权5项。 平台建设单位： 中国科学院科技创新发展局 中国科学院办公厅 国科控股 中国科学院科技战略咨询研究院 --> 中国科学院成都文献情报中心 蜀ICP备05003827号-12 京公网安备110402500047号 网站标识码bm48000006 版权：中国科学院 主办：中国科学院科技创新发展局 承办：中

深海关键溶解气体及其同位素原位在线分析仪

必要性及需求分析:深海热液和冷泉系统代表了地球上非常独特的海洋极端环境，是将地球深部物质（如溶解气体甲烷、二氧化碳等）和能量（如热能、化学能等）输送至地球表层的主要通道，是了解深海极端环境的窗口。然而长期以来，由于受到深海探测技术的限制，科学界对深海生命、环境和地质过程的了解十分有限。通过新型化学原位探测设备的研制，能够有力地支持研究典型洋中脊及弧后盆地热液区和活动冷泉区流体组成变化对深海生态环境的制约，认知热液流体和冷泉羽流在深海生物地球化学循环中的作用，揭示地球内部物质输运对极端生命系统演化的控制，认知地质生命活动对海底热液极端环境的利用与改造。目标及主要任务:目标：面向深海化学环境探测和深海生命过程研究，特别是深海热液和冷泉系统化学物质循环与生态环境效应研究的需求，发展新型深海水下原位分析技术，研制深海关键溶解气体高灵敏激光原位分析系统。主要任务：从深海热液和冷泉系统生物地球化学研究的需求出发，研究体积小、耗气量少、灵敏度高的可调谐半导体激光吸收光谱技术，结合海水溶解气体原位分离与富集技术，分析深海关键溶解气体浓度变化，为深海关键可溶性气体的来源、迁移、转换及循环机制等研究提供技术支撑。现有工作基础:安光所是国家环境光学监测仪器工程技术研究中心，在光学和光谱学环境检测技术方面具有多年的研究经验，在中国科学院创新方向项目“红外激光光谱新方法及其痕量气体在线监测研究”、“单模量子级联激光器(DFB-QCL)及其高灵敏痕量气体检测技术系统研发与应用示范”、先导专项“温室气体地基校验技术研发”等项目资助下，已经完成了空气中CO2、CH4、N2O、NO气体的探测。预期经济和社会效益

海缆智能探测巡检水下机器人 ································

摘要待完善

海洋光学通用相机

本产品瞄准国内商品化深海光学成像设备无法覆盖全深海范围，亦未形成完善深海光学成像装备技术链条和成熟产品、产业化能力不足状况，形成深海成像整体解决方案：采用钛合金外壳及蓝宝石窗口构成水密耐压舱体为内部组件提供稳定工作环境；量身定制水下专用物镜最大消除深海水体光学特性引起的各类像差；自研低功耗电控组件实现海量数据采集、实时图像处理/压缩、传输及原位存储功能。最大适用水深11000m，最高分辨率3840×2160，帧频30fps，水中最大视场角不小于60°，具备远程增益、曝光时间和触发设置。随我国海洋战略全面推进，本产品在海洋科学、海洋资源调查、水下国防等领域具有广阔市场前景。

水下蓝绿光通信装备

面向深海大数据、高速无线传输需求，研制全深海无线蓝绿通信工程样机，攻克大功率大角度发射技术、高速光调制解调技术、宽视场高灵敏度接收技术及超高压水密封装等关键技术。工程样机指标：通信速率20Mbps（分档可调）、通信距离100m（深海水质）、误码率优于1E-5、可支持深度11000（安全系数1.25）。2019和2020年工程样机搭载潜水器和着陆器，率先在国内完成2次南海4500m级海试和1次马里亚纳海沟万米级海试，海试主要指标处于国际先进水平，为深海静-静、动-静、动-动平台间高速数据传输提供核心装备和解决方案；产品也可应用于深海科考、海洋牧业、海洋油气勘探、海洋观测等领域。

高温无霍尔直流电机伺服微驱动器

本项目为《中国制造 2025》第二大类“高档数控机床和机器人” 中关于“关键零部件”的第四小类“高端伺服驱动器”部分，是“先进制造” 领域。该项目属于油、汽、煤等超深探测开采范畴，为深海、超深地 层等恶劣环境下油、气、煤等采掘设备的配套装置。以自主知识产权 为研究目标，通过无刷无位置传感器设计、利用转矩闭环和数字式速 度闭环方式，实现狭小、高温、高黏度恶劣工作环境下电机长时间大 范围负载变化要求。 （三）关键技术 1）高温设计避免附加制冷装置，提高可靠性，适应井下作业。 2）无位置传感器控制可以简化电机设计，提高电机工作温度， 满足狭小、高温、高黏度工作环境。 3）转矩闭环设计避免电机堵转，满足电机长时间工作。 4）数字式速度闭环设计，精确控制电机转速，适应大范围负载 变化。 5）50KHz 高 PWM 开关频率，可控制空心杯电机，从而显著减 小电机体积，提高电机的工作温度（空心杯电机的功率密度是普通电 机的 3 倍以上）。 — 324 — 图 1 数字式高温无霍尔直流无刷电机伺服驱动器 技术成熟度： □概念验证 □原理样机 □工程样机 中试 □产业化 合作方式： □联合研发 □技术入股 □转让 □授权（许可） 面议 — 325 —

不确定环境下水下机器人稳健优化的路径跟踪关键技术

针对复杂海洋环境下随机不确定干扰大大影响水下机器人稳健优化的路径 跟踪问题，本成果依托国防重点实验室、陕西省自然科学基金、陕西省重点研发 项目等多个项目，就跟踪系统的建模、分数阶鲁棒控制、烟花算法的自抗扰控制 和电推进系统的高效率与高精度跟踪等关键技术问题进行了研究，提出了攻克稳 健优化的路径跟踪关键技术。根据未知环境水下机器人路径跟踪的特点，主要研 究四种控制策略来攻克其稳健优化的关键技术。研究部分成果在未知环境中的水 下机器人稳健优化路径跟踪领域形成了一个新颖的框架体系，已经达到国内同行 间的先进水平，其工程效果和高水平理论得到了同行高度评价，本研究成果对不 确定性无人系统相关领域的学科发展起到了一定的推动作用。

带机械臂的双目视觉水下机器人技术

本项目根据国家大力开发海洋资源和重点发展海洋装备的需求，以研制面向产业 化的带机械臂的水下作业机器人为目标，针对水下机器人集成化设计和操控方法的技 术瓶颈，创新性地提出在水下机器人控制中采用双目水下视觉精准测距结合 VR 眼镜 的实景操作相结合的操控方法，从水下机器人模块一体化和小型化设计入手，基于集 散系统拓扑结构，突破了测控、电源管理、密封、数据传输、照明、散热等方面的一 系列技术难题，研制出了带机械臂的超小型化水下双目视觉机器人，实现了目标抓取、 视觉测量、远程测控、运动控制等功能，可应用于水下工程、资源探索、管路检修、 海产养殖等领域。主要创新点包括超小型化水下机器人设计、水下双目测距算法、元 件一体化设计、VR眼镜操控技术和地面一体化操控箱技术。目前本项目已申报专利 25项，其中发明专利 8项，获批专利17项。目前与中船重工等单位进行了合作，加 快推进产业化进程。