介紹儲(chǔ)能鋰電池組在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-29 14:24
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儲(chǔ)能鋰電池組在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用隨著鋰離子電池技術(shù)的日益成熟，鋰電池在航空航天電源領(lǐng)域顯示出了廣闊的發(fā)展前景。在國(guó)際上，鋰電池技術(shù)已廣泛應(yīng)用于微衛(wèi)星、高軌道衛(wèi)星、深空探測(cè)等領(lǐng)域，成為繼鎘鎳電池、鎳氫電池之后的第三代航天儲(chǔ)能電源。本文將介紹鋰電池在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。
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鋰電池在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用
鋰電池組在微型衛(wèi)星中的應(yīng)用
2000年11月16日發(fā)射的strv-1d宇宙飛船首次使用了鋰電池組，2001年10月22日發(fā)射的PROBA(ProjeconBoardAutonomy)宇宙飛船和2006年發(fā)射的NASA st-5納米球宇宙飛船都使用了鋰電池組。
鋰電池在高軌道衛(wèi)星上的應(yīng)用
由于鋰電池的比能高達(dá)125wh/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前使用的60wh/kg的鎳氫電池的比能，對(duì)于一顆20kw的高軌道衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，用鋰電池代替鎳氫電池可以節(jié)省300公斤以上的重量。
因此，歐洲航天局(ESA)于1996年開(kāi)始評(píng)估鋰離子電池在STENTOR高軌道衛(wèi)星平臺(tái)上應(yīng)用的可行性。2003年，Astrium在EUROSTAR3000平臺(tái)上完成了鋰電池應(yīng)用的綜合評(píng)估。2004年3月發(fā)射的W3A是第一顆使用鋰離子電池的高軌道衛(wèi)星。從那時(shí)起，亞馬遜、Hotbird8、Skynet5B、SyracusemA和SyracuseIB都使用鋰離子電池作為能量?jī)?chǔ)存。
鋰電池用于深空探測(cè)飛船
在深空探測(cè)領(lǐng)域，鋰電池由于航天器的長(zhǎng)距離飛行，具有高比能和低自放電的優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，鋰電池已被用作深空探測(cè)項(xiàng)目的儲(chǔ)能電源。例如，歐洲航天局(ESA)發(fā)射的智能1號(hào)月球探測(cè)器、火星快車(chē)、美國(guó)宇航局發(fā)射的勇氣號(hào)和機(jī)遇號(hào)探測(cè)車(chē)等。中國(guó)探月工程第二階段還計(jì)劃使用鋰電池作為路虎和月球車(chē)的儲(chǔ)能電源。
鋰電池在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用十分復(fù)雜
鋰電池在民用飛機(jī)上的應(yīng)用一直坎坷不平。2010年4月，cessna在CJ4商用飛機(jī)上使用了鋰電池。2011年10月，在鋰電池在地面起火后，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局命令飛機(jī)用鎳鎘電池或酸性電池替換鋰電池。但真正觸發(fā)民用航空鋰離子電池停運(yùn)的是2013年1月7日和1月16日波音787客機(jī)的兩起火災(zāi)。
波音公司在使用大容量、高功率的先進(jìn)鋰電池方面處于領(lǐng)先地位。2011年，波音787將鋰電池作為主要電池和輔助動(dòng)力單元電池，成為世界上第一架在關(guān)鍵飛機(jī)系統(tǒng)中使用鋰電池技術(shù)的民用飛機(jī)。
然而，在2013年1月7日至16日的短短10天時(shí)間里，波音787發(fā)生了7起連續(xù)事故(包括電池起火、燃料泄漏、電腦故障、駕駛艙玻璃破裂等)，導(dǎo)致當(dāng)時(shí)投入運(yùn)營(yíng)的50架787全部停飛。當(dāng)時(shí)，波音787的累計(jì)飛行時(shí)間只有5.2萬(wàn)小時(shí)。波音公司已經(jīng)改進(jìn)了其鋰離子電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，盡管后續(xù)調(diào)查尚未確定事故的原因。
波音公司的電池改進(jìn)包括重新設(shè)計(jì)充電器;保留原有的兩塊32V鋰離子主電池，但重新設(shè)計(jì)了電池的布局，并增加了電池之間的間隙，以確保在發(fā)生任何電池故障和過(guò)熱的情況下，都能迅速吸收熱量，減少電池因連鎖反應(yīng)引起熱擊穿的可能性;重新設(shè)計(jì)了電池的金屬外殼，以消除電池過(guò)熱和著火的可能性。金屬外殼上設(shè)有排液孔、排氣孔，當(dāng)電池箱內(nèi)電解液溫度過(guò)高而產(chǎn)生煙霧時(shí)，電解液可及時(shí)排出。事實(shí)上，波音公司的修改只涉及到防止火災(zāi)的蔓延，而根本沒(méi)有消除火災(zāi)的可能性。
由于787電池事故發(fā)生時(shí)，A350的飛行測(cè)試程序已經(jīng)建立，更換電池為時(shí)已晚，所以A350的首次飛行實(shí)際上仍然使用鋰電池。此外，EASA并沒(méi)有引用聯(lián)邦航空管理局關(guān)于鋰電池的特別規(guī)定。
