鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:848次 | 2022年07月20日
鋰電池,未來戰(zhàn)場的新型動(dòng)力源
作為新一代可充電電源,鋰電池具有能量密度大、工作電壓高、工作溫度范圍寬、循環(huán)壽命長、安全性能高等優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)前充電電池的主流發(fā)展方向。它還具有低維護(hù)需求和無記憶效應(yīng)等特點(diǎn),在中可隨時(shí)充放電,且?guī)缀醪恍枞魏螒?zhàn)場維護(hù),減少后勤負(fù)擔(dān),因此受到各國軍隊(duì)的重視和發(fā)展。近年來,鋰電池被廣泛用于系統(tǒng)、、無人機(jī)、空天飛行器等裝備,在陸、海、空、天領(lǐng)域展示出廣闊的應(yīng)用前景。
優(yōu)勢不可替代
鋰電池是繼鎳氫等傳統(tǒng)蓄電池之后的新一代可充電電池,由日本索尼公司于1990年最先研發(fā)成功。鋰電池工作原理簡單,具有較好的安全性和較長的充放電壽命,被認(rèn)為是新型動(dòng)力源的首選。
鋰電池在應(yīng)用中具有以下優(yōu)點(diǎn)。工作電壓高。一節(jié)鋰電池的放電電壓相當(dāng)于3節(jié)傳統(tǒng)蓄電池,同等使用條件下,大大減少電池使用量。能量密度高。是普通蓄電池的2至3倍,加上體積小、重量輕,用于野戰(zhàn)便攜式電子設(shè)備有不可替代的優(yōu)勢。循環(huán)使用壽命長。使用壽命長達(dá)10至15年,和傳統(tǒng)蓄電池7至8年相比,降低了造價(jià)高昂帶來的影響。無環(huán)境污染。不含鉛、汞等重金屬,是一種潔凈的"綠色"能源。無記憶效應(yīng)??呻S意充放電,尤其在戰(zhàn)時(shí)和緊急情況下顯示出優(yōu)異的使用性能。低維護(hù)率。幾乎不要任何維護(hù),減少戰(zhàn)時(shí)后勤負(fù)擔(dān)。此外,還有安全性能高、工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。
近年來,各國將鋰電池作為替代傳統(tǒng)蓄電池的新型電池大力發(fā)展,新型鋰電池具備諸多特色,在便攜式電子設(shè)備應(yīng)用方面展現(xiàn)出不可替代的優(yōu)勢。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
趨于可彎曲輕量化。隨著小型化、便攜式、可穿戴電子裝備日益增多,要求和之適配的電源具有重量輕、體積小、比能量高、可任意形變等特點(diǎn),鋰電池憑借優(yōu)異性能成為上述電子設(shè)備的首選電源。2013年,美軍研發(fā)出一款可拉伸的鋰電池,能內(nèi)置手表腕帶中,為智能手表等裝置供電。日本新推出一種柔性超薄鋰電池,在彎曲折疊后依然保持穩(wěn)定的電量輸出。該電池的另一個(gè)技術(shù)亮點(diǎn)是采用無線充電技術(shù),使可穿戴設(shè)備無需專門設(shè)計(jì)電池安裝區(qū)域。
能量密度持續(xù)提高。促進(jìn)鋰電池發(fā)展的一大因素是新興電池材料的應(yīng)用。近年來,隨著多種新型電極材料被應(yīng)用,大大提升鋰電池的能量密度、循環(huán)使用壽命和穩(wěn)定性等關(guān)鍵性能。另外,鋰電池的制造工藝也取得多項(xiàng)技術(shù)突破。日本新型耐高溫全固態(tài)鋰電池,在150℃的高溫環(huán)境中仍具備良好的導(dǎo)電性能,此項(xiàng)技術(shù)擴(kuò)大鋰電池的應(yīng)用范圍。美國采用噴涂工藝可大面積制造鋰電池,幾乎可以在所有物體表面形成電池,可進(jìn)一步提高戰(zhàn)場能源的保障能力。
安全性能取得技術(shù)突破。高安全性是裝備對(duì)鋰電池的剛性要求,保證電池在受到高強(qiáng)度打擊和沖擊時(shí)絕對(duì)安全,重要通過使用高安全材料和優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。2017年一月,美國斯坦福大學(xué)研發(fā)出一種含有阻燃劑的微型"智能"纖維,插在電池的電極之間,可阻止電池短路起火。在測試中,當(dāng)鋰電池溫度達(dá)到160℃以上時(shí),阻燃劑會(huì)被釋放到電解質(zhì)中,確保電池安全。
未來裝備的主選
鋰電池作為動(dòng)力源,近年來被廣泛應(yīng)用在電子設(shè)備、、、無人機(jī)中,展現(xiàn)出良好的使用性能,逐漸成為裝備的重要能源。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
系統(tǒng)的首選電源。鋰電池作為目前性能最好的蓄電池,不僅能為戰(zhàn)場上的電子設(shè)備供應(yīng)持久穩(wěn)定電源,還可大大減輕負(fù)重,增強(qiáng)的靈活性和機(jī)動(dòng)性,成為未來裝備的首選電源。美陸軍開發(fā)的"士兵適形電池",就是一種可穿戴的鋰離子聚合物電池,外形輕薄,排列放置在士兵穿著的防彈板上,減輕士兵承重。英國部將鋰電池作為系統(tǒng)補(bǔ)給能源,研制的袋狀鋰電池具有超高比能量。此外,當(dāng)前世界各國軍隊(duì)研發(fā)的未來士兵系統(tǒng)大多采用鋰電池作為動(dòng)力源,如美國"陸地勇士"系統(tǒng)和德國"未來士兵"系統(tǒng)都使用鋰電池。
海上裝備的"能源新寵"。鋰電池用作的動(dòng)力源,可極大提高航速、續(xù)航里程、生存能力,降低維護(hù)成本。近年來,多國海軍將鋰電池應(yīng)用于微型,同時(shí)開發(fā)適用于中遠(yuǎn)程的鋰電池。例如,法軍天蝎級(jí)裝備新一代鋰電池,能夠承受大電流充電,使充電時(shí)間大幅縮短,水下續(xù)航時(shí)間翻倍。
鋰電池用于,可大幅降低動(dòng)力部分的體積和重量,并能在訓(xùn)練中反復(fù)使用,滿足訓(xùn)練需求。目前,法國海軍已成功開發(fā)鋰電池,運(yùn)行速度超過50節(jié)(92.5千米/小時(shí)),續(xù)航時(shí)間超過1小時(shí),可靠性和安全性均滿足性能要求。此外,外軍還探索將鋰電池用作水面艦艇的電力系統(tǒng)。
空天飛行器的"第三代電源"。鋰電池被稱為第三代航天電源,近年來逐步應(yīng)用于各類航天設(shè)備。例如,新式鋰電池已經(jīng)用作國際太空站電源。在領(lǐng)域,鋰電池重要應(yīng)用于小型、微型無人機(jī)。美軍在阿富汗戰(zhàn)爭中投入使用的"龍眼"無人,采用鋰電池作為動(dòng)力源,已在中得到檢驗(yàn)。不過總體看,鋰電池在這一領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于起步階段,重要制約因素是小型化不足、動(dòng)力不夠等。
大型裝備的動(dòng)力源不足。在地面裝備中,鋰電池重要應(yīng)用于無人地面車輛、機(jī)器人、混合電動(dòng)戰(zhàn)車等。對(duì)使用油電混合驅(qū)動(dòng)的地面戰(zhàn)車來說,采用鋰電池作為動(dòng)力源不僅可以降低油耗,減少后勤負(fù)擔(dān),還可以提高戰(zhàn)術(shù)車輛的機(jī)動(dòng)力和生存能力。目前,外軍積極為混合電驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)車、無人地面車輛、地面機(jī)器人研發(fā)鋰電池模塊。不過,對(duì)大型地面裝備來說,鋰電池功率偏弱是制約其進(jìn)一步應(yīng)用的重要因素。因此,未來還要繼續(xù)研發(fā)高比功率、低成本的鋰電池,滿足地面裝備的任務(wù)需求。