在航空領域的應用

目前，鋰離子電池主要用于航空領域的無人小型/微型偵察機。20世紀90年代，美國國防部高級規(guī)劃局（DARPR）決定研究小型/微型無人機，以進行戰(zhàn)場偵察。到2000年，幾架小型無人偵察機開始試飛，并在阿富汗戰(zhàn)爭和伊拉克戰(zhàn)爭中投入使用。經過兩次戰(zhàn)爭的檢查，反應非常好。其中最著名的是Aero Vironment開發(fā)的“dragoneye”無人機（圖1）?！褒埌病睙o人機重2.3公斤，最高可達90～150米。它使用鋰離子電池作為電源。當以76公里/小時的速度飛行時，它可以飛行60分鐘。它具有全自動、可回收和手持發(fā)射的特點。據報道，美國海軍陸戰(zhàn)隊計劃為每個連配備“龍安”小型無人偵察機。

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

在航空航天領域的應用

航空航天領域使用的電池必須具有高可靠性、良好的低溫性能、長循環(huán)壽命、高能量密度、小尺寸和質量，以降低發(fā)射成本。從目前鋰離子電池的性能特點（如自放電率低、無記憶效應、比能大、循環(huán)壽命長、低溫性能好等）來看，鋰離子電池遠優(yōu)于原來由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看，它對航空航天設備非常重要。因為航空航天設備的質量指數通常不是以公斤計算的，而是以克計算的。此外，Zn/Ag2O電池的循環(huán)和濕儲存壽命有限，必須每12至18個月更換一次，而鋰離子電池的壽命比這長十倍。

許多公司和知名研究機構對衛(wèi)星上使用的鋰離子電池表現出了極大的興趣和關注。1993年9月，美國Lawrence LiVermore國家實驗室首次對日本SONY公司的20500鋰離子電池進行了全面的技術分析，并調查了其在衛(wèi)星上使用的可能性。1996年，美國國家航空航天局的噴氣推進實驗室調查了18650電池在太空中商業(yè)應用的可能性；加拿大藍星在美國空軍和加拿大國防部的積極參與下，也專注于航空航天用鋰離子電池的研究。

從國際上看，鋰離子電池在太空動力領域的應用已進入工程應用階段。目前，已有十幾艘航天器采用鋰離子電池作為儲能電源。鋰離子電池在航空航天領域的發(fā)展勢頭非常強勁。以下是收集到的一些數據。

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能電源。這艘搭載三臺科學儀器的航天器質量僅為95公斤，使用了6個9A·h鋰離子電池組，質量為1.87公斤，比能量為104W·h/kg。每月進行400次充放電循環(huán)，放電深度為8%~15%。地面試驗根據30%DOD低軌系統進行了16000次循環(huán)壽命評估。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年啟動的ROSETTA平臺項目也采用了鋰離子電池組。電池組的能量為1070W·h，分為3個模塊，質量為9.9kg，比能量為107W·h/kg。ROSETTA平臺的著陸器也使用鋰離子電池作為儲能電源。電池組的質量為1.46kg，比能量為103W·h/kg，如圖2所示。

歐洲航天局（ESA）在2003年啟動的火星快車項目的儲能電源也使用了鋰離子電池。電池組的能量為1554W·h，電池組的質量為13.5kg，比能量為115W·h/kg。地面模擬實驗進行了9280次循環(huán)，放電深度為5%~67.55%。火星著陸器獵犬2號也使用了鋰離子電池。此外，美國國家航空航天局2003年發(fā)射的火星探測器“勇氣號”和“機遇號”也使用了鋰離子電池（圖3），歐洲航天局計劃使用鋰離子電池作為18艘航天器的儲能電源。