在航空領(lǐng)域的應(yīng)用

目前，鋰離子電池主要用于航空領(lǐng)域的無(wú)人小型/微型偵察機(jī)。20世紀(jì)90年代，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)規(guī)劃局（DARPR）決定研究小型/微型無(wú)人機(jī)，以進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)偵察。到2000年，幾架小型無(wú)人偵察機(jī)開(kāi)始試飛，并在阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)和伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中投入使用。經(jīng)過(guò)兩次戰(zhàn)爭(zhēng)的檢查，反應(yīng)非常好。其中最著名的是Aero Vironment開(kāi)發(fā)的“dragoneye”無(wú)人機(jī)（圖1）?！褒埌病睙o(wú)人機(jī)重2.3公斤，最高可達(dá)90～150米。它使用鋰離子電池作為電源。當(dāng)以76公里/小時(shí)的速度飛行時(shí)，它可以飛行60分鐘。它具有全自動(dòng)、可回收和手持發(fā)射的特點(diǎn)。據(jù)報(bào)道，美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)計(jì)劃為每個(gè)連配備“龍安”小型無(wú)人偵察機(jī)。

繼小型無(wú)人機(jī)成功后，另一架微型無(wú)人偵察機(jī)成功試飛，如Aero Virohment發(fā)射的“黃蜂”無(wú)人機(jī)，如圖1（c）所示。美國(guó)軍方發(fā)言人宣布，“黃蜂”具有實(shí)戰(zhàn)能力。此外，還有一些微型無(wú)人機(jī)正在開(kāi)發(fā)中，例如桑德斯開(kāi)發(fā)的“微星”無(wú)人機(jī)。這些微型無(wú)人機(jī)都使用鋰離子電池作為電源。

在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

航空航天領(lǐng)域使用的電池必須具有高可靠性、良好的低溫性能、長(zhǎng)循環(huán)壽命、高能量密度、小尺寸和質(zhì)量，以降低發(fā)射成本。從目前鋰離子電池的性能特點(diǎn)（如自放電率低、無(wú)記憶效應(yīng)、比能大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、低溫性能好等）來(lái)看，鋰離子電池遠(yuǎn)優(yōu)于原來(lái)由Cd-Ni電池或Zn/Ag2O電池組成的組合電源。特別是從小型化和輕量化的角度來(lái)看，它對(duì)航空航天設(shè)備非常重要。因?yàn)楹娇蘸教煸O(shè)備的質(zhì)量指數(shù)通常不是以公斤計(jì)算的，而是以克計(jì)算的。此外，Zn/Ag2O電池的循環(huán)和濕儲(chǔ)存壽命有限，必須每12至18個(gè)月更換一次，而鋰離子電池的壽命比這長(zhǎng)十倍。

許多公司和知名研究機(jī)構(gòu)對(duì)衛(wèi)星上使用的鋰離子電池表現(xiàn)出了極大的興趣和關(guān)注。1993年9月，美國(guó)Lawrence LiVermore國(guó)家實(shí)驗(yàn)室首次對(duì)日本SONY公司的20500鋰離子電池進(jìn)行了全面的技術(shù)分析，并調(diào)查了其在衛(wèi)星上使用的可能性。1996年，美國(guó)國(guó)家航空航天局的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室調(diào)查了18650電池在太空中商業(yè)應(yīng)用的可能性；加拿大藍(lán)星在美國(guó)空軍和加拿大國(guó)防部的積極參與下，也專(zhuān)注于航空航天用鋰離子電池的研究。

從國(guó)際上看，鋰離子電池在太空動(dòng)力領(lǐng)域的應(yīng)用已進(jìn)入工程應(yīng)用階段。目前，已有十幾艘航天器采用鋰離子電池作為儲(chǔ)能電源。鋰離子電池在航空航天領(lǐng)域的發(fā)展勢(shì)頭非常強(qiáng)勁。以下是收集到的一些數(shù)據(jù)。

2000年11月16日發(fā)射的STRV-1d飛船首次使用了鋰離子電池。航天器中使用的鋰離子電池的比能量為100W·h/kg。2001年10月22日發(fā)射的衛(wèi)星也使用鋰離子電池作為其儲(chǔ)能電源。這艘搭載三臺(tái)科學(xué)儀器的航天器質(zhì)量?jī)H為95公斤，使用了6個(gè)9A·h鋰離子電池組，質(zhì)量為1.87公斤，比能量為104W·h/kg。每月進(jìn)行400次充放電循環(huán)，放電深度為8%~15%。地面試驗(yàn)根據(jù)30%DOD低軌系統(tǒng)進(jìn)行了16000次循環(huán)壽命評(píng)估。電池組的放電電壓從23V下降到22.2V，顯示出優(yōu)異的循環(huán)壽命性能。

歐洲航天局于2003年啟動(dòng)的ROSETTA平臺(tái)項(xiàng)目也采用了鋰離子電池組。電池組的能量為1070W·h，分為3個(gè)模塊，質(zhì)量為9.9kg，比能量為107W·h/kg。ROSETTA平臺(tái)的著陸器也使用鋰離子電池作為儲(chǔ)能電源。電池組的質(zhì)量為1.46kg，比能量為103W·h/kg，如圖2所示。

歐洲航天局（ESA）在2003年啟動(dòng)的火星快車(chē)項(xiàng)目的儲(chǔ)能電源也使用了鋰離子電池。電池組的能量為1554W·h，電池組的質(zhì)量為13.5kg，比能量為115W·h/kg。地面模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了9280次循環(huán)，放電深度為5%~67.55%?；鹦侵懫鳙C犬2號(hào)也使用了鋰離子電池。此外，美國(guó)國(guó)家航空航天局2003年發(fā)射的火星探測(cè)器“勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”也使用了鋰離子電池（圖3），歐洲航天局計(jì)劃使用鋰離子電池作為18艘航天器的儲(chǔ)能電源。