鋰離子電池在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

 

用于航天領(lǐng)域的電池必須具有可靠性高、低溫性能好、循環(huán)壽命長、能量密度高、體積小、重量輕等特點(diǎn)，以降低發(fā)射成本。從目前的鋰離子電池的性能特征(如自放電率低,沒有記憶效應(yīng),特定能量大,循環(huán)壽命長,低溫性能,等等),鋰離子電池是比原cd-ni電池或鋅/ Ag2O電池組成的聯(lián)合供電要好得多。特別是從小型化和輕量化的角度來看，它對航空航天器件的發(fā)展具有重要意義。因?yàn)楹教觳考馁|(zhì)量指數(shù)通常不是以公斤計算的，而是以克計算的。此外，鋅/Ag2O電池必須每12到18個月更換一次，而鋰離子電池的使用壽命要長10倍以上。

鋰離子電池在空間電源領(lǐng)域的應(yīng)用已進(jìn)入工程應(yīng)用階段。到目前為止，已經(jīng)有十幾艘宇宙飛船使用鋰離子電池作為能量儲存動力。以下是收集到的一些信息。

2000年11月16日發(fā)射的strv-1d航天器首次使用鋰離子電池，比能為100W•h/kg。

2001年10月22日發(fā)射的這顆衛(wèi)星還使用鋰離子電池儲存能量。飛船搭載了3個科學(xué)儀器，重量僅為95公斤，6個9A•h鋰離子電池，質(zhì)量為1.87公斤，比能為104W•h/kg。每月進(jìn)行400次充放電循環(huán)，放電深度為8%~15%。根據(jù)30%DOD低軌道系統(tǒng)，地面實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了16000次循環(huán)壽命評估，電池放電電壓從23V降至22.2v，循環(huán)壽命表現(xiàn)優(yōu)異。

歐洲航天局(ESA)在2003年啟動的羅塞塔平臺項目也使用了鋰離子電池組。電池組能量為1070W•h，分為三個模塊，質(zhì)量為9.9kg，比能為107w•h/kg。“羅塞塔”著陸器還使用鋰離子電池進(jìn)行能量存儲，其質(zhì)量為1.46公斤，比能為103w•h/kg。

2003年由歐洲航天局(ESA)啟動的火星快車項目的儲能電源也使用鋰離子電池。電池組能量為1554 W•h，電池組質(zhì)量為13.5kg，比能為115 W•h/kg。在地面模擬實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了9280次循環(huán)，放電深度為5%~67.55%?；鹦翘綔y器“獵犬2號”也使用鋰離子電池。此外，美國宇航局在2003年發(fā)射的勇氣號和機(jī)遇號衛(wèi)星也使用了鋰離子電池，歐洲航天局(ESA)計劃在其他18個航天器上使用鋰離子電池儲存能量。

鋰離子電池比其他電池具有比能、比功率等突出優(yōu)點(diǎn)。自上世紀(jì)90年代初發(fā)展至今，鋰離子電池已成為綜合性能最好的電池系統(tǒng)。特別是聚合物鋰離子電池技術(shù)的發(fā)展，由于其輕、薄、可設(shè)計成任何形狀的電池和安全性好的優(yōu)點(diǎn)，使鋰離子電池的應(yīng)用范圍進(jìn)一步拓寬。鋰離子電池的生產(chǎn)和銷售保持了高速增長。

在20世紀(jì)90年代，鋰離子電池傾向于用于便攜式電子產(chǎn)品。隨著電池設(shè)計技術(shù)的提高和新材料的出現(xiàn)，鋰離子電池的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。公民已從信息產(chǎn)品(手機(jī)、掌上電腦(PDA),筆記本電腦,等等。)擴(kuò)展能源運(yùn)輸(電動汽車、電網(wǎng)調(diào)峰、太陽能、風(fēng)能可以存儲電站),軍事覆蓋海(潛艇、水下機(jī)器人),土地(陸軍士兵系統(tǒng),機(jī)器戰(zhàn)士),天(無人機(jī))、空(衛(wèi)星、飛船),等等。鋰離子電池技術(shù)不僅是一項工業(yè)技術(shù)，而且相關(guān)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)之一，已成為現(xiàn)代及未來生活和軍事裝備不可或缺的重要“糧食”之一。