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分析锂离子电池在航空航天领域的应用

2021-02-05 ryder

锂离子电池在航空航天领域的应用


用于航天领域的电池必须具有可靠性高、低温性能好、循环寿命长、能量密度高、体积小、重量轻等特点,以降低发射成本。从目前的锂离子电池的性能特点(如自放电率低,没有记忆效应,特定能量大,循环寿命长,低温性能,等等),锂离子电池是比原cd-ni电池或锌/Ag2O电池组成的联合供电要好得多。特别是从小型化和轻量化的角度来看,它对航空航天器件的发展具有重要意义。因为航天部件的质量指数通常不是以公斤计算的,而是以克计算的。此外,锌/Ag2O电池必须每12到18个月更换一次,而锂离子电池的使用寿命要长10倍以上。


锂离子电池在空间电源领域的应用已进入工程应用阶段。到目前为止,已经有十几艘宇宙飞船使用锂离子电池作为能量储存动力。以下是收集到的一些信息。


2000年十一月十六日发射的strv-1d航天器首次使用锂离子电池,比能为100W•h/kg。


2001年十月二十二日发射的这颗卫星还使用锂离子电池储存能量。飞船搭载了3个科学仪器,重量仅为95公斤,6个9A•h锂离子电池,质量为1.87公斤,比能为104W•h/kg。每月进行400次充放电循环,放电深度为8%~15%。根据30%DOD低轨道系统,地面实验进行了16000次循环寿命评估,电池放电电压从23V降至22.2v,循环寿命表现优异。


欧洲航天局(ESA)在2003年启动的罗塞塔平台项目也使用了锂离子电池组。电池组能量为1070W•h,分为三个模块,质量为9.9kg,比能为107w•h/kg。罗塞塔着陆器还使用锂离子电池进行能量存储,其质量为1.46公斤,比能为103w•h/kg。


2003年由欧洲航天局(ESA)启动的火星快车项目的储能电源也使用锂离子电池。电池组能量为1554W•h,电池组质量为13.5kg,比能为115W•h/kg。在地面模拟实验中进行了9280次循环,放电深度为5%~67.55%。火星探测器猎犬2号也使用锂离子电池。此外,美国宇航局在2003年发射的勇气号和机遇号卫星也使用了锂离子电池,欧洲航天局(ESA)计划在其他18个航天器上使用锂离子电池储存能量。


锂离子电池比其他电池具有比能、比功率等突出优点。自上世纪90年代初发展至今,锂离子电池已成为综合性能最好的电池系统。特别是聚合物锂离子电池技术的发展,由于其轻、薄、可设计成任何形状的电池和安全性好的优点,使锂离子电池的应用范围进一步拓宽。锂离子电池的生产和销售保持了高速上升。


在20世纪90年代,锂离子电池倾向于用于便携式电子产品。随着电池设计技术的提高和新材料的出现,锂离子电池的应用范围不断扩大。公民已从信息产品(手机、掌上电脑(PDA),笔记本电脑,等等。)扩展能源运输(电动汽车、电网调峰、太阳能、风能可以存储电站),军事覆盖海(潜艇、水下机器人),土地(陆军士兵系统,机器战士),天(无人机)、空(卫星、飞船),等等。锂离子电池技术不仅是一项工业技术,而且相关信息产业的发展是新能源产业发展的基础之一,已成为现代及未来生活和军事装备不可或缺的重要粮食之一。

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