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特種高倍率電池

特種高倍率電池

發(fā)布人:Jay 發(fā)布時間:2019-06-26 瀏覽次數(shù):1430

  高倍率電池的特種應用,主要是針對便攜裝備二次用電等待時間較長、電池資源浪費、快速反應能力受制約等現(xiàn)狀展開的??筛弑堵食潆?a href="http://m.aepa2020.com/dccpzx.html" target="_self" style="color: rgb(0, 176, 240); text-decoration: underline;">鋰離子電池的使用有良好的潛力和前景,但應兼顧現(xiàn)行體制,在鞏固現(xiàn)役鋰離子電池性價比、電路控制、安全性、高低溫充放電和循環(huán)壽命等優(yōu)勢的基礎上,合理穩(wěn)妥地實現(xiàn)高倍率充電。

  鋰離子電池逐漸成為各國使用的主要電池。高倍率鋰離子電池不但降低了約1/3的設備負重,提高靈活性和機動性,還可將設備的工作時間延長2~3倍,最大限度地保障了野外任務完成的時效性和可靠性。

  高倍率鋰離子電池的充電時間(2~4h),雖然短于鎘鎳、氫鎳及鉛酸電池(5~7h),但仍不能滿足戰(zhàn)爭狀態(tài)下應急的需要。美軍在伊拉克戰(zhàn)爭中普遍使用一次電池,避免充電問題,當天作戰(zhàn)任務完成后,舊電池全部丟棄,換上新電池,導致戰(zhàn)爭期間電池的后勤保障強度比彈藥還大。為了滿足戰(zhàn)時裝備再充電等待時間(5~30min)的需要,理論上可對鋰離子電池進行高倍率(5~20C)充電。

特種高倍率電池

  高倍率電池材料發(fā)展的現(xiàn)狀

  通常高倍率充電時強大的電流會導致電池漏液、起火,甚至爆炸等危險。材料的改進和發(fā)展,是電池實現(xiàn)高倍率充電的前提,目前商用鋰離子電池多使用LiCo02作為正極材料。為了改善電池的高倍率充電和安全性能,可采用LiMn204、LifePO4、LisV2(PO4)3及三元材料LiNi?Co? Mn?02、LiNi?Co?Al?02等作為正極材料。

  鋰離子電池負極大多采用碳材料。碳材料價廉易得,但首次充電不可逆容量較高、循環(huán)性能差,不適合高倍率充電。Li4Ti5O12可作為非碳負極材料,比容量達165mAh/g,特有的尖晶石結構可提高電極的循環(huán)性能和使用壽命,使電池具備良好的耐過充、過放和安全性能,滿足高倍率充電的要求。

  高倍率電池的使用定位和可行性分析

  在特種領域中,便攜裝備(如通信、指控、偵察和定位等設備)多以鋰離子電池為核心供電單元,能夠滿足多種使用模式(手持、背負、穿戴和搬移等)下的設備用電需求。

  鋰離子電池提供了3.6V、7.2V、14.4V及25.2V等4種電壓等級,容量多在12Ah以下。配套的充電設備功率等級多為200W以下,充電電流為0.2C和0.5C。國外推出的可高倍率充電鋰離子電池以中小功率居多,多應用于便攜設備(如小型電動工具),容量從數(shù)Ah到十多Ah不等。

  可高倍率充電的鋰離子電池能否與現(xiàn)役電池在配套特性上保持一致。高倍率充電的鋰離子電池在裝備配套體制上具有可行性,通過產品優(yōu)化和工藝提升,能夠在電氣適配、接口配套和供電要求上與現(xiàn)役電池保持一致。

  現(xiàn)有充電設備不具備5~20C充電的能力,充電電流的成倍增加,不但會增加充電設備的功率、體積和質量,還會增加部隊營區(qū)或野外機動平臺供電容量的要求;同時,在鋰離子電池具備了高倍率充電能力的前提下,電流越大,充電時間越短,越有利于應急任務的執(zhí)行。綜合上述因素,在現(xiàn)有供電體制的基礎上,應確立充電電流的最佳值。

  以用戶端交流供電容量220V/16A計算,可得出最大功率為3520W。充電設備的效率一般約為90%,考慮到高倍率充電時設備熱損耗增加等因素,以85%效率計算的有效輸出功率為2992W。對比可知,現(xiàn)有市電條件下最多可滿足充電設備10C的工作要求。充電電流若從10C增大到20C,理論充電時間會從6min減少到3min,但設備功率增加將近一倍,給配電系統(tǒng)和充電設備的設計和制作帶來困難。從使用角度來看,與現(xiàn)有充電設備0.5C充電相比,10C充電可使理論充電時間由2h縮短到6min。綜上所述,鋰離子電池的高倍率充電設為10C是較為可行的。

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