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詳解鋰離子電池在航天領域的應用

鉅大LARGE  |  點擊量:29次  |  2020年11月05日  

摘要
目前,全球正在上演一場交通領域的綠色革命,新能源汽車電動化的浪潮正方興未艾,航空領域的電動化也席卷而來。國際上鋰離子電池在空間電源領域的應用已進入工程化應用階段。目前已經有十幾顆航天器采用了鋰離子電池

目前,全球正在上演一場交通領域的綠色革命,新能源汽車電動化的浪潮正方興未艾,航空領域的電動化也席卷而來。國際上鋰離子電池在空間電源領域的應用已進入工程化應用階段。目前已經有十幾顆航天器采用了鋰離子電池作為儲能電源。


鋰離子電池具有能量密度高、安全性高、循環壽命長、充放電倍率高、工作溫度范圍寬、環境污染小等諸多優點,較其他電池有較強的優勢,未來在電動航空領域將得到廣泛應用。


在深空探測領域,由于航天器要進行長距離飛行,鋰離子電池的高比能量、低自放電的優勢尤為突出,在近幾年開展的深空探測計劃中,均采用了鋰離子電池作為儲能電源。如:歐空局(ESA)發射的SMART-一月球探測器、火星快車、美國NASA發射的勇氣號和機遇號火星探測器等。我國月球探測二期也計劃采用鋰離子電池作為者陸器和月球車的儲能電源。


由于鋰離子電池的比能量高達125wh/kg,遠遠高于目前應用的氫鎳電池60wh/kg的比能量,關于一顆20kw功率的高軌道衛星,采用鋰離子電池組代替氫鎳電池組,電池組的重量可以節約300kg以上。


鋰離子電池的出現已經有30多年了,很多軍工科技、軌道交通、航天航空等國家級高精尖工程都要用到鋰離子電池,說明鋰離子電池的技術已經非常成熟和完善。鋰離子電池代表了航天器儲能設備的發展方向,是航天器的第三代儲能器。它具有輕重量、體積小、無記憶效應、適應溫度廣等優點,是目前主流應用的鎘鎳、氫鎳電池的替代產品。航天用鋰離子電池的能重比為90~110Wh/kg,相關于氫鎳電池45~60Wh/kg的指標,優勢明顯。


鋰離子電池作為新型能源開始進入航天電源產品逐漸替代鎘鎳電池,為了適應鋰離子電池的使用特性,一套全新的鋰離子電池管理控制系統是確保鋰離子電池正常工作的關鍵。目前包括國際空間站的儲備能源系統和宇航員的艙外活動裝置等都采用了鋰離子電池作為儲能電源,關于載人航天,NASA優先考慮的就是安全性,如何防止鋰離子電池熱失控以及抑制熱失控在電池之間的傳播,保障宇航員的安全是NASA要優先考慮的問題。


航空航天、船舶艦艇等領域也對鋰離子電池提出了更高能量密度和功率密度的要求,而納米硅碳材料也是現階段最具有開發潛力的鋰離子電池負極材料,其應用前景非常廣闊。


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