高功率電池在軍事上的應(yīng)用主要有哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-17 20:15
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高功率電池在軍事上的應(yīng)用主要是針對戰(zhàn)術(shù)便攜式裝備二次功耗等待時(shí)間長、電池資源浪費(fèi)、快速反應(yīng)能力受限的情況。使用可充電的鋰離子電池高功率比有很好的潛力和前景,但目前的系統(tǒng)應(yīng)該考慮,和鞏固的基礎(chǔ)上積極的鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)如成本績效,電路控制,安全,高溫和低溫充放電和循環(huán)壽命,高功率率收費(fèi)應(yīng)合理、穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)。
鋰離子電池正在成為各國軍隊(duì)使用的主要電池。高效鋰離子電池不僅降低了設(shè)備負(fù)荷約1/3，提高了單個(gè)戰(zhàn)術(shù)操作的靈活性和機(jī)動(dòng)性，還將設(shè)備的工作時(shí)間延長了2-3倍，最大限度地保證了完成單場任務(wù)的及時(shí)性和可靠性。
大功率鋰離子電池(2~4h)的充電時(shí)間比鎳鎘電池、氫氧化鎳電池和鉛酸電池(5~7h)的充電時(shí)間短，但仍不能滿足戰(zhàn)爭中的應(yīng)急需求。在伊拉克戰(zhàn)爭期間，美軍一般只使用一次電池，以避免充電問題。當(dāng)日戰(zhàn)斗任務(wù)完成后，舊電池全部報(bào)廢，換上新電池，導(dǎo)致戰(zhàn)時(shí)電池后勤力量甚至大于彈藥。為了滿足戰(zhàn)時(shí)裝備充電等待時(shí)間(5~30min)的需要，理論上可以對高功率比(5~20C)的鋰離子電池進(jìn)行充電。
高效電池材料的發(fā)展現(xiàn)狀
通常情況下，高功率充電時(shí)的強(qiáng)電流會(huì)導(dǎo)致電池泄漏、著火甚至爆炸。材料的改進(jìn)和發(fā)展是電池高充電率的前提。LiCo02是商用鋰離子電池中最常用的正極材料。為了提高安全性能，高倍率的電池充電可采用LiMn204、LifePO4、LisV2 (PO4) 3和三元材料LiNi三分之一Co三分之一Mn三分之一02、LiNi三分之一Co三分之一Al三分之一02等。作為陽極材料。
鋰離子電池的陰極主要由碳元素構(gòu)成。碳材料價(jià)格低廉，容易獲得，但一次充電不可逆容量高，循環(huán)性能差，不適合高倍率充電。Li4Ti5O12可作為非碳負(fù)極材料，比容量可達(dá)165mAh/g。獨(dú)特的尖晶石結(jié)構(gòu)可以改善電極的循環(huán)性能和使用壽命，使電池具有良好的抗過充、過放電和安全性能，滿足高充電率的要求。
大功率電池的定位與可行性分析
在軍事領(lǐng)域，戰(zhàn)術(shù)便攜式設(shè)備(如通信、充電、偵察、定位等設(shè)備)多采用鋰離子電池作為核心電源單元，滿足設(shè)備在各種使用方式(手持、攜帶、佩戴、移動(dòng)等)下的電源需求。
鋰離子電池提供3.6V、7.2V、14.4V、25.2V等4個(gè)電壓等級(jí)，容量大部分為12Ah。大部分配套充電設(shè)備的功率電平在200W以下，充電電流0.2c、0.5c。國外推出的可充電鋰離子電池主要為中、小功率電池，多用于便攜式設(shè)備(如小型電動(dòng)工具)，容量從少量到10個(gè)Ah以上。
可以高功率比充電的鋰離子電池是否與有源電池的支撐特性一致。高倍率可充電鋰離子電池在設(shè)備配套系統(tǒng)中是可行的。通過產(chǎn)品優(yōu)化和工藝改進(jìn)，在電氣適配、接口匹配、電源需求等方面與當(dāng)前電池保持一致。
現(xiàn)有的充電設(shè)備沒有5~20C的充電能力。充電電流倍增不僅會(huì)增加充電設(shè)備的功率、體積和質(zhì)量，還會(huì)增加部隊(duì)營地或野戰(zhàn)移動(dòng)平臺(tái)的供電能力要求。同時(shí)，在鋰離子電池具有高充電容量的前提下，電流越大，充電時(shí)間越短，越有利于軍隊(duì)?wèi)?yīng)急任務(wù)的實(shí)施。根據(jù)上述因素，確定充電電流的最優(yōu)值。
根據(jù)220V/16A客戶端交流電源容量計(jì)算，最大功率為3520W。主動(dòng)充電設(shè)備的效率一般在90%左右。
