鋰離子電池的應用不僅節(jié)省了空間，降低了成本，還解決了電池串聯(lián)時每個電池容量必須匹配的問題，從而提高了能量密度，提高了可靠性；鋰離子電池無記憶效應，無環(huán)境污染。作為一種新型二次電池，隨著其循環(huán)性能、低溫性能、儲存壽命和安全性等性能的不斷提高，必然在軍事裝備領域有著廣泛的應用。

20世紀70年代末，鋰一次電池已開始用于軍事裝備和太空設備。在美軍的通信設備中，目前使用的原電池主要有堿性鋅錳電池和鎂錳電池。蓄電池主要包括密封鎘/鎳電池、閥控密封鉛酸電池、MH/Ni電池和鋰離子電池。與商用普通堿錳電池相比，鋰/亞硫酰氯一次鋰電池性能優(yōu)異，但制造成本較高。大功率型并沒有完全解決熱失控爆炸的安全問題，因此沒有得到廣泛應用。鉛酸蓄電池比能量低，體積大，對環(huán)境污染大。鋅錳電池具有較低的比能量和較差的存儲性能。

鎳鎘電池具有較低的比能量并且具有記憶效應。由于輔助加熱系統(tǒng)，熱電池增加了電池的體積和質(zhì)量。相比之下，鋰離子電池更有優(yōu)勢，因此開發(fā)用于各種軍事裝備和航空航天領域的高性能鋰離子電池迫在眉睫。目前，鋰離子電池主要用于軍用便攜式通信設備、自動武器、太空能源和GPS。美國Rayovac公司和Covalent公司研究開發(fā)了用于水下無人探測設備的鋰離子電池技術(shù)。這種電池的循環(huán)壽命比鋰金屬負極電池長得多。Rayovac已與美國海軍簽署合同，開發(fā)用于大容量鋰離子電池的負極材料，隨后將開發(fā)容量為20A·h的單體電池。美國國防部對開發(fā)具有良好低溫性能的鋰離子電池非常感興趣。它還與各知名大學和研究機構(gòu)建立了合作關(guān)系，以滿足空間站和便攜式軍事設備的發(fā)展需求。

 

 

用于陸、海、空作戰(zhàn)，特別是陸軍地面作戰(zhàn)的便攜式武器，將需要具有高比能、優(yōu)異的高低溫性能、重量輕、小型化、后勤供應簡單、成本低的二次電池；用于軍事通信和航空航天應用的鋰離子電池也趨向于高安全性和可靠性、長循環(huán)壽命、高比能和輕重量。因此，研究環(huán)境適應性好、高比能、安全性高、體積小、重量輕的鋰離子電池是當前的熱點和未來的發(fā)展方向。

鋰離子電池是軍用通信電池發(fā)展的重點。目前，它們的重量比能量已達到250W·h/kg，下一個目標是提高到300W·h/kg。在通信設備中使用鋰離子電池還必須首先解決使用中的安全問題。因為這種電池重量輕、容量大、電氣性能和電荷保持性能優(yōu)異，但安全問題也非常突出。近年來，在提高電池比能的同時，加強了對電池安全性和低溫放電性能的研究。除了短路、過充、過放電、擊穿、擠壓、溫度沖擊和燃燒測試外，安全測試還增加了射擊測試的內(nèi)容，以確保電池在戰(zhàn)時和惡劣環(huán)境中使用時不會燃燒或爆炸。

 

 

在鋰離子電池安全技術(shù)的研究中，需要重視對其綜合性能的優(yōu)化研究，即在保證電池安全的前提下，進一步提高電池的性能。也就是說，通過控制電池的正極和負極活性材料的數(shù)量和比例，使用具有熱封閉功能的隔離材料，在電解液中添加能夠抵抗過充電和過放電的添加劑，嚴格控制工藝和生產(chǎn)環(huán)境，并在單體電池上使用防爆蓋，電池組加上短路、過充電、過放電保護電路和PTC保護元件等安全措施，較好地解決了安全問題。在各種實驗中避免爆炸和燃燒。以18650電池為例。在0.2C下放電至2.75V，在-40°C時放電至5A，在室溫下可放電超過額定容量的30%。14.4V，1.9A·h的鋰離子電池組在0.2攝氏度下放電至10V，在-35°C下放電至5A，在室溫下可放電超過額定容量的70%。這表明，軍用通信用鋰離子電池在提高低溫放電性能方面取得了良好進展。月電荷保持能力現(xiàn)已提高到92%～96%，與國際先進水平相當。

無論新開發(fā)的魚雷是輕型（如MU90魚雷）還是重型（如“黑鯊”）魚雷，其速度都必須達到50公里以上。因此，輕型魚雷需要100kW以上，重型魚雷需要250~300kW左右。魚雷提供有限長度的儲能電池。一般外徑320毫米的輕型魚雷提供長度約650毫米的炮臺；外徑530毫米的重型魚雷提供了長度約1800毫米的炮臺。戰(zhàn)爭魚雷電池通常是鋁/氧化銀電池。由于鋅/氧化銀二次電池和鋁/氧化銀電池的性能不同，如果“黑鯊”魚雷使用鋅/氧化銀電池作為電池，則需要1400g/65A·h/1.32V的單電池。37×8=296節(jié)電池，電池組長度為174厘米，總計410公斤，但無法滿足高速發(fā)射的要求。在這種情況下，通常需要滿足速度對動力的要求，縮短航行時間，但航行時間太短，仍然影響訓練效果。為了滿足新型高速雷電的要求，法國薩夫特公司和美國亞德納公司對鋰離子電池用于雷電作業(yè)的可行性進行了研究。電池的內(nèi)阻還提高了電池的抗沖擊和振動能力，使電池滿足適合雷電的環(huán)境實驗要求。

隨著鋰離子電池大電流放電性能的不斷提高，單用鋰離子電池對抗雷電電池的研究也在進行中。美國海軍位于東南部城市羅德島紐波特的水下戰(zhàn)爭研究中心開發(fā)了一種新型輕型魚雷，該魚雷使用鋰離子電池和鋁/氧化銀電池形成混合電源，并配有電機和螺旋槳。一體化新型推進裝置是推進系統(tǒng)，它結(jié)合了化學電源新技術(shù)和動力推進新技術(shù)，從而提高了整個動力段的比能，提高了魚雷的整體性能。鋰離子電池具有可充電特性，可在訓練中重復使用，無需拆卸載體即可充電，降低了整個生命周期的成本，滿足了部隊充足訓練時間的要求。

法國Savotte公司對海軍裝備進行了應用研究。主要目標是在潛艇（包括核潛艇和常規(guī)潛艇）、全電動船舶AES和水下無人導航設備UUV中使用鋰離子電池。

 

 

目前，各國潛艇仍主要使用鉛酸電池作為推進動力源。根據(jù)NAVAL FORCES的評論，法國SAFT為潛艇開發(fā)的鋰離子電池與潛艇用鉛酸電池相比具有以下優(yōu)勢：質(zhì)量是鉛酸電池的3倍；循環(huán)壽命是鉛酸電池的3倍；免維護；沒有記憶效應。同時，對安全性進行了全面分析。由于使用了各種類型的溫度傳感器和電壓傳感器，數(shù)據(jù)集中在包括安全措施在內(nèi)的電池管理系統(tǒng)中，可以有效避免過度充電、短路、過熱等。SAFT已經(jīng)在2003年推出了用于潛艇的鋰離子電池。“多芬”系統(tǒng)中使用的多芬模塊能量為9kW·h，平均電壓為3.5V，質(zhì)量為120kg，體積為60L。

鋰離子電池在全電動船舶（AES）中的應用也顯示出競爭優(yōu)勢。除了集成電力推進外，全電動船還包括先進的原動機和輔助設備的全電氣設備。全電動船舶的發(fā)展為某些蓄電池的開發(fā)提供了巨大的市場。鋰離子電池適用于全電動船舶的優(yōu)點是：提供高工作電壓，無論是纏繞式還是塊狀鋰離子電池，都可以在所需的工作周期內(nèi)提供高于700V的電壓；能量可以分散和儲存在有足夠的電池，以確保足夠的導航能量；電池組由于比能量高，質(zhì)量低，不析氫、不析氧，安全可靠，使用壽命長。

水下無人導航設備大致有三種類型。①以水下機器人為主體的各種水下造型就像某種水下生物，可以自動執(zhí)行水下智能設備的某種任務；②可以執(zhí)行水雷搜索、干擾、跟蹤和跟蹤潛艇與目標等。具有識別能力、環(huán)境數(shù)據(jù)檢測能力和通信能力的水下自航器通常被稱為AUV（自動水下航行器）；③一種未來的水下武器，類似于具有進攻能力的潛艇。20世紀末，美國水下武器研究中心和動力船公司聯(lián)合制定了MANTA計劃，開發(fā)這種新型設備，這是無人潛航器（UUV）研究的主要組成部分。水下導航設備的電力需求是水下動力電池競爭的焦點。目前，水下導航設備主要使用鋅/氧化銀電池、鋰/亞硫酰氯電池或鉛酸電池。許多鋰電池研究單位正在為無人潛航器和AUV設計和開發(fā)相應的鋰離子電池。例如，美國亞德納公司為無人潛航器設計的鋰離子電池組被10kW·h、423V的鋅/氧化銀電池組替換為90 8A·h的單體電池組，并配備了監(jiān)測和均化充電裝置。

 

其他領域的潛在用途如下

（1） 電熱被子

用碳纖維制成的電熱被可以大大減輕被子的重量，而且它還具有傳統(tǒng)被子無法比擬的隔熱性能。據(jù)了解，荷蘭和瑞典等高緯度國家計劃為其軍隊配備電熱被子。美軍還計劃在軍裝上安裝專用空調(diào)，以改善熱帶地區(qū)官兵的作戰(zhàn)條件。如果配備鋰離子電池，衣服的質(zhì)量和體積將大大降低。

（2） 機載、車載和船載通信設備的電源

目前，機載、車載和艦載通信設備中使用的電源或UPS通常使用鉛酸電池。如果改用鋰離子電池，設備的質(zhì)量將大大降低，通信時間將延長。

（3） 便攜式或小型電源

當部隊在野外露營時，他們依靠發(fā)電機供電，但發(fā)電機的聲音和輻射熱會減少他們的隱蔽性。如果使用鋰離子電池制成的電源為指揮所和野戰(zhàn)醫(yī)院供電，可以提高隱蔽性。

 

總結(jié)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭主要是高技術(shù)條件下的戰(zhàn)爭。軍事裝備的高科技水平是衡量一個國家國防實力的重要指標。海軍、陸軍和空軍的各種裝備，特別是陸軍地面作戰(zhàn)中使用的便攜式武器，將需要比能量高、高低溫性能優(yōu)異、重量輕、小型化、后勤供應簡單、成本低的二次電池；用于軍事通信和航空航天應用的鋰離子電池也往往具有高安全性和可靠性、長循環(huán)壽命、高比能和輕重量。因此，研究環(huán)境適應性好、高比能、安全性高、體積小、重量輕的鋰離子電池是當前國內(nèi)外的研究熱點和未來的發(fā)展方向。在石油資源日益稀缺的今天，鋰離子電池在軍事裝備中的廣泛應用將使軍事裝備小型化、減重和節(jié)能。