發布時間:2021-12-23 20:04:43
儲能鋰電池組在航空航天領域的應用一波三折。隨著鋰離子電池手藝的日益成熟,鋰電池在航空航天電源領域展現出廣漠的生長遠景。國際上,鋰電池組手藝已在細小衛星,高軌道衛星,深空探測領域取得普遍應用,正成為繼鎘鎳電池,氫鎳電池之后的第三代航天用儲能電源。本文將先容儲能鋰電池組在航空航天領域的應用。
儲能鋰電池組在航空航天領域的應用
鋰電池組在細小衛星上的應用
2000年11月16日發射的STRV-1d航天器首先接納了鋰電池組,往后,2001年10月22日發射升空的PROBA(ProjeconBoardAutonomy)航天器、美國NASA2006年發射的ST-5納星等均接納了鋰電池組。
鋰電池組在高軌衛星上的應用
由于鋰電池的比能量高達125wh/kg,遠遠高于現在應用的氫鎳電池60wh/kg的比能量,對于一顆20kw功率的高軌道衛星,接納鋰電池組取代氫鎳電池組,電池組的重量可以節約300kg以上。
因此,歐空局(ESA)從1996年就最先評估鋰離子電池在STENTOR高軌衛星平臺,上應用的可行性,2003年Astrium已完成了鋰電池在EUROSTAR3000平臺上應用的綜合評估;2004年3月發射的W3A衛星是國際上第一顆接納鋰離子電池的高軌道衛星,往后,Amazonas、Hotbird8、Skynet5A.Skynet5B、SyracusemA、SyracuseIB等高軌道衛星均接納了鋰離子電池作為儲能電源。
鋰電池在深空探測航天器上應用
UPS應急電源為地震、氣象監測設備提供工作保障,UPS應急電源為地震、氣象監測設備提供工作保障。隨著地震科學技術的迅速發展,地震觀測設備不斷更新。由于地震的突發性決定了地政觀測需要實時性和連續性。
在深空探測領域,由于航天器需要舉行長距離航行,鋰電池的高比能量、低自放電的優勢尤為突出,在近幾年開展的深空探測設計中,均接納了鋰電池作為儲能電源。如:歐空局(ESA)發射的SMART-1月球探測器、火星快車、美國NASA發射的勇氣號和時機號火星探測器等。我國月球探測二期也設計接納鋰電池作為者陸器和月球車的儲能電源。
儲能鋰電池組在航空航天領域的應用一波三折
鋰電池在民用飛機的應用履歷崎嶇。2010年4月,賽斯納在“獎狀”CJ4公務機上接納了鋰電池。2011年10月,由于鋰電池在地面起火,FAA要求該機接納鎳鎘電池或酸性電池取代鋰電池。但真正使鋰電池在民用航空領域被暫停使用的導火索應該是2013年1月7日和1月16日波音787飛機的兩起起火事故。
波音公司在使用先進的大容量高功率鋰電池方面較為領先,其波音787于2011年就將鋰電池作為主電池及輔助動力裝置電池裝機使用,成為了全球首款在飛機要害系統中接納鋰電池手藝的民用客機。
然則在2013年1月7-16日短短的10天時間內,波音787延續發生了7起事故(包羅電池起火、燃油泄露、盤算機故障、駕駛艙玻璃泛起裂紋等),使得全球那時已經投入運營的50架波音787所有停飛,那時波音787的累計航行小時僅為52000h。雖然電池事故的基本緣故原由經由后續觀察仍未確定,但波音公司照樣改善了其鋰離子電池系統的設計。
波音提出的電池改善方案包羅:重新設計充電器;保持原有的兩個32V的鋰離子主蓄電池,但重新設計了電池結構,并增添了電池芯間的清閑,以保證在任何一個單元發生故障和過熱時,能夠快速吸收熱量,降低發生連鎖反映而造成電池熱擊穿的可能;重新設計電池金屬包裹外殼以消除電池過熱引起著火的可能性。該金屬外殼上設有排水孔、排氣孔,當電池盒中的電解液溫渡過高以及發生煙霧時,可實時將電解液傾軋。現實上,波音的修改方案只涉及阻止火災的伸張,并沒有從基本上杜絕起火的可能性。
由于787電池事故發生時,A350航行測試程序已確定,再對電池舉行替換為時已晚,因此,現實上A350首飛飛機仍然接納的鋰電池。另外,EASA也并未引用FAA針對鋰電池的稀奇劃定。同時,電池制造商示意,A350使用的鋰電池比2010年波音787使用的那款要穩固得多,是首次遵照A級設計尺度設計的,也就是十億航行小時不跨越一次事故。2016年1月,MSN24飛機順遂投入使用?,F在投入運營的空客A350中也許有50架使用了鋰電池。
接納鋰電池的主要利益首先是減重約80kg;其次是鋰電池的一樣平常維護距離為每兩年一次,而鎳鎘電池的維修距離是4-6個月;再有則是提高了系統控制能力,機組職員將收到更為詳細的電池狀態信息,電池治理系統發現異常將做出響應反映,不需要增添分外的監視系統。電池制造商示意,若是空客準許客戶重新選擇,他們可對A350飛機上早期使用的鎳鎘電池舉行替換。
由此可見,鋰電池在A350客機上的樂成應用,有可能使鋰電池手藝在民用航空領域的應用重現灼爍。
隨著新質料的不停泛起,鋰電池手藝將繼續生長和成熟,依附其優越的性能,大容量高功率鋰電池組在航空領域將擁有更廣漠的應用遠景。
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