锂电池定制16年-动力锂电池系统解决方案商

 

锂离子电池的应用不仅节省了空间，降低了成本，还解决了电池串联时每个电池容量必须匹配的问题，从而提高了能量密度，提高了可靠性；锂离子电池无记忆效应，无环境污染。作为一种新型二次电池，随着其循环性能、低温性能、储存寿命和安全性等性能的不断提高，必然在军事装备领域有着广泛的应用。

20世纪70年代末，锂一次电池已开始用于军事装备和太空设备。在美军的通信设备中，目前使用的原电池主要有碱性锌锰电池和镁锰电池。蓄电池主要包括密封镉/镍电池、阀控密封铅酸电池、MH/Ni电池和锂离子电池。与商用普通碱锰电池相比，锂/亚硫酰氯一次锂电池性能优异，但制造成本较高。大功率型并没有完全解决热失控爆炸的安全问题，因此没有得到广泛应用。铅酸蓄电池比能量低，体积大，对环境污染大。锌锰电池具有较低的比能量和较差的存储性能。

镍镉电池具有较低的比能量并且具有记忆效应。由于辅助加热系统，热电池增加了电池的体积和质量。相比之下，锂离子电池更有优势，因此开发用于各种军事装备和航空航天领域的高性能锂离子电池迫在眉睫。目前，锂离子电池主要用于军用便携式通信设备、自动武器、太空能源和GPS。美国Rayovac公司和Covalent公司研究开发了用于水下无人探测设备的锂离子电池技术。这种电池的循环寿命比锂金属负极电池长得多。Rayovac已与美国海军签署合同，开发用于大容量锂离子电池的负极材料，随后将开发容量为20A·h的单体电池。美国国防部对开发具有良好低温性能的锂离子电池非常感兴趣。它还与各知名大学和研究机构建立了合作关系，以满足空间站和便携式军事设备的发展需求。

 

 

用于陆、海、空作战，特别是陆军地面作战的便携式武器，将需要具有高比能、优异的高低温性能、重量轻、小型化、后勤供应简单、成本低的二次电池；用于军事通信和航空航天应用的锂离子电池也趋向于高安全性和可靠性、长循环寿命、高比能和轻重量。因此，研究环境适应性好、高比能、安全性高、体积小、重量轻的锂离子电池是当前的热点和未来的发展方向。

锂离子电池是军用通信电池发展的重点。目前，它们的重量比能量已达到250W·h/kg，下一个目标是提高到300W·h/kg。在通信设备中使用锂离子电池还必须首先解决使用中的安全问题。因为这种电池重量轻、容量大、电气性能和电荷保持性能优异，但安全问题也非常突出。近年来，在提高电池比能的同时，加强了对电池安全性和低温放电性能的研究。除了短路、过充、过放电、击穿、挤压、温度冲击和燃烧测试外，安全测试还增加了射击测试的内容，以确保电池在战时和恶劣环境中使用时不会燃烧或爆炸。

 

 

在锂离子电池安全技术的研究中，需要重视对其综合性能的优化研究，即在保证电池安全的前提下，进一步提高电池的性能。也就是说，通过控制电池的正极和负极活性材料的数量和比例，使用具有热封闭功能的隔离材料，在电解液中添加能够抵抗过充电和过放电的添加剂，严格控制工艺和生产环境，并在单体电池上使用防爆盖，电池组加上短路、过充电、过放电保护电路和PTC保护元件等安全措施，较好地解决了安全问题。在各种实验中避免爆炸和燃烧。以18650电池为例。在0.2C下放电至2.75V，在-40°C时放电至5A，在室温下可放电超过额定容量的30%。14.4V，1.9A·h的锂离子电池组在0.2摄氏度下放电至10V，在-35°C下放电至5A，在室温下可放电超过额定容量的70%。这表明，军用通信用锂离子电池在提高低温放电性能方面取得了良好进展。月电荷保持能力现已提高到92%～96%，与国际先进水平相当。

无论新开发的鱼雷是轻型（如MU90鱼雷）还是重型（如“黑鲨”）鱼雷，其速度都必须达到50公里以上。因此，轻型鱼雷需要100kW以上，重型鱼雷需要250~300kW左右。鱼雷提供有限长度的储能电池。一般外径320毫米的轻型鱼雷提供长度约650毫米的炮台；外径530毫米的重型鱼雷提供了长度约1800毫米的炮台。战争鱼雷电池通常是铝/氧化银电池。由于锌/氧化银二次电池和铝/氧化银电池的性能不同，如果“黑鲨”鱼雷使用锌/氧化银电池作为电池，则需要1400g/65A·h/1.32V的单电池。37×8=296节电池，电池组长度为174厘米，总计410公斤，但无法满足高速发射的要求。在这种情况下，通常需要满足速度对动力的要求，缩短航行时间，但航行时间太短，仍然影响训练效果。为了满足新型高速雷电的要求，法国萨夫特公司和美国亚德纳公司对锂离子电池用于雷电作业的可行性进行了研究。电池的内阻还提高了电池的抗冲击和振动能力，使电池满足适合雷电的环境实验要求。

随着锂离子电池大电流放电性能的不断提高，单用锂离子电池对抗雷电电池的研究也在进行中。美国海军位于东南部城市罗德岛纽波特的水下战争研究中心开发了一种新型轻型鱼雷，该鱼雷使用锂离子电池和铝/氧化银电池形成混合电源，并配有电机和螺旋桨。一体化新型推进装置是推进系统，它结合了化学电源新技术和动力推进新技术，从而提高了整个动力段的比能，提高了鱼雷的整体性能。锂离子电池具有可充电特性，可在训练中重复使用，无需拆卸载体即可充电，降低了整个生命周期的成本，满足了部队充足训练时间的要求。

法国Savotte公司对海军装备进行了应用研究。主要目标是在潜艇（包括核潜艇和常规潜艇）、全电动船舶AES和水下无人导航设备UUV中使用锂离子电池。

 

 

目前，各国潜艇仍主要使用铅酸电池作为推进动力源。根据NAVAL FORCES的评论，法国SAFT为潜艇开发的锂离子电池与潜艇用铅酸电池相比具有以下优势：质量是铅酸电池的3倍；循环寿命是铅酸电池的3倍；免维护；没有记忆效应。同时，对安全性进行了全面分析。由于使用了各种类型的温度传感器和电压传感器，数据集中在包括安全措施在内的电池管理系统中，可以有效避免过度充电、短路、过热等。SAFT已经在2003年推出了用于潜艇的锂离子电池。“多芬”系统中使用的多芬模块能量为9kW·h，平均电压为3.5V，质量为120kg，体积为60L。

锂离子电池在全电动船舶（AES）中的应用也显示出竞争优势。除了集成电力推进外，全电动船还包括先进的原动机和辅助设备的全电气设备。全电动船舶的发展为某些蓄电池的开发提供了巨大的市场。锂离子电池适用于全电动船舶的优点是：提供高工作电压，无论是缠绕式还是块状锂离子电池，都可以在所需的工作周期内提供高于700V的电压；能量可以分散和储存在有足够的电池，以确保足够的导航能量；电池组由于比能量高，质量低，不析氢、不析氧，安全可靠，使用寿命长。

水下无人导航设备大致有三种类型。①以水下机器人为主体的各种水下造型就像某种水下生物，可以自动执行水下智能设备的某种任务；②可以执行水雷搜索、干扰、跟踪和跟踪潜艇与目标等。具有识别能力、环境数据检测能力和通信能力的水下自航器通常被称为AUV（自动水下航行器）；③一种未来的水下武器，类似于具有进攻能力的潜艇。20世纪末，美国水下武器研究中心和动力船公司联合制定了MANTA计划，开发这种新型设备，这是无人潜航器（UUV）研究的主要组成部分。水下导航设备的电力需求是水下动力电池竞争的焦点。目前，水下导航设备主要使用锌/氧化银电池、锂/亚硫酰氯电池或铅酸电池。许多锂电池研究单位正在为无人潜航器和AUV设计和开发相应的锂离子电池。例如，美国亚德纳公司为无人潜航器设计的锂离子电池组被10kW·h、423V的锌/氧化银电池组替换为90 8A·h的单体电池组，并配备了监测和均化充电装置。

 

其他领域的潜在用途如下

（1） 电热被子

用碳纤维制成的电热被可以大大减轻被子的重量，而且它还具有传统被子无法比拟的隔热性能。据了解，荷兰和瑞典等高纬度国家计划为其军队配备电热被子。美军还计划在军装上安装专用空调，以改善热带地区官兵的作战条件。如果配备锂离子电池，衣服的质量和体积将大大降低。

（2） 机载、车载和船载通信设备的电源

目前，机载、车载和舰载通信设备中使用的电源或UPS通常使用铅酸电池。如果改用锂离子电池，设备的质量将大大降低，通信时间将延长。

（3） 便携式或小型电源

当部队在野外露营时，他们依靠发电机供电，但发电机的声音和辐射热会减少他们的隐蔽性。如果使用锂离子电池制成的电源为指挥所和野战医院供电，可以提高隐蔽性。

 

总结

现代战争主要是高技术条件下的战争。军事装备的高科技水平是衡量一个国家国防实力的重要指标。海军、陆军和空军的各种装备，特别是陆军地面作战中使用的便携式武器，将需要比能量高、高低温性能优异、重量轻、小型化、后勤供应简单、成本低的二次电池；用于军事通信和航空航天应用的锂离子电池也往往具有高安全性和可靠性、长循环寿命、高比能和轻重量。因此，研究环境适应性好、高比能、安全性高、体积小、重量轻的锂离子电池是当前国内外的研究热点和未来的发展方向。在石油资源日益稀缺的今天，锂离子电池在军事装备中的广泛应用将使军事装备小型化、减重和节能。