航天用锂离子电池性能评估
锂离子电池的性能测试和评估方法
锂离子电池的性能测试和评估方法锂离子电池被广泛应用于电动工具、电动汽车、智能手机等领域，其性能测试和评估是确保其安全和可靠性的关键。
本文将介绍锂离子电池性能测试和评估的方法。
一、电池参数测量电池参数包括电压、容量、内阻等。
电压测量通常使用万用表或示波器进行，容量测量一般采用两种方法：恒流放电和恒压充电。
内阻测量可以使用交流阻抗或恒流放电两种方法。
二、循环寿命测试循环寿命测试是评估锂离子电池性能的重要方法。
这种测试是通过多次充放电循环模拟实际使用条件，来检测电池的使用寿命和容量衰减情况。
循环寿命测试一般通过三种方式进行：标准循环测试、特殊测试和实际使用情况测试。
三、温度性能测试锂离子电池的性能会受到温度的影响，因此在评估其性能时需要测试其温度性能。
这种测试通过在不同温度下进行充放电循环来模拟实际使用情况，并通过分析性能曲线来获得电池的温度特性。
四、安全性测试锂离子电池的安全性是重要的考量因素之一。
安全性测试主要包括高温暴露测试、穿刺测试和外力碰撞测试等。
通过这些测试可以评估锂离子电池的耐受性和耐用性，以及发生意外时的安全性能。
总的来说，锂离子电池性能测试和评估方法不仅仅局限于上述几种，还有其他的测试方法，如电化学阻抗谱分析法、电容分布分析法等。
但无论采用哪种方法，测试环境应该符合实际使用情况，并确保测试过程有足够的科学性和准确性。
随着科技的不断发展，锂离子电池的应用领域不断扩大，未来发展趋势和前景非常广阔。
一方面，锂离子电池在电动汽车、无人机和航空航天等领域的应用前景非常广阔。
尤其是在电动汽车领域，全球汽车市场逐渐向电动化转型，锂离子电池在其中有着不可替代的作用。
预计未来锂离子电池在电动汽车领域的市场规模将越来越大，技术也会不断推进，而锂离子电池在无人机领域的应用也在不断扩张。
另一方面，锂离子电池的研发方向主要是提升容量、增强安全性和延长寿命等方面。
未来，锂离子电池受欢迎的一个原因是很容易控制它的化学结构，使其在容量、安全性和生命周期方面进行研究。
锂离子电池测试标准
锂离子电池测试标准
锂离子电池是当前电子产品中最常见的电池类型之一，它具有高能量密度、长
循环寿命和轻量化的特点，因此被广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等领域。
然而，由于锂离子电池的特殊性质，其测试标准显得尤为重要。
首先，锂离子电池的测试标准需要包括安全性能的测试。
由于锂离子电池在充
放电过程中可能会发生过热、短路、过充或过放等安全问题，因此需要进行短路、过充、过放、高温、冲击等多方面的安全测试，以确保其在使用过程中不会出现安全隐患。
其次，锂离子电池的性能测试也是测试标准中的重要部分。
包括但不限于容量
测试、循环寿命测试、内阻测试、自放电测试等。
这些测试项目可以全面评估锂离子电池的性能表现，为产品的研发和生产提供参考依据。
另外，环境适应性测试也是锂离子电池测试标准中不可或缺的一部分。
锂离子
电池在不同的环境条件下可能会表现出不同的性能，因此需要进行低温、高温、湿热等环境适应性测试，以评估电池在不同环境下的性能表现。
此外，对于特定用途的锂离子电池，还需要进行特殊的测试。
比如用于电动汽
车的动力电池需要进行快充性能测试，用于储能系统的电池需要进行长周期循环寿命测试等。
总的来说，锂离子电池测试标准需要全面、系统地评估其安全性能、性能表现
和环境适应性，以确保其在各种应用场景下能够稳定可靠地工作。
因此，制定和遵守严格的测试标准对于保障锂离子电池产品质量和安全性具有重要意义。
锂离子电池正负极材料的制备与性能评估
锂离子电池正负极材料的制备与性能评估锂离子电池作为一种高效、环保的能源存储设备，已经成为现代社会不可或缺的一部分锂离子电池正负极材料的制备方法及其性能评估1. 锂离子电池正极材料的制备与性能锂离子电池正极材料主要采用过渡金属氧化物，如锂钴氧化物（LCO）、锂镍氧化物（LNO）、锂锰氧化物（LMO）等这些材料具有高比容量、良好的循环稳定性和较长的使用寿命1.1 锂钴氧化物（LCO）LCO是最早使用的锂离子电池正极材料之一，具有较高的比容量和输出电压制备LCO通常采用固相反应法，即将钴酸锂和碳酸锂按照一定比例混合，在高温下烧结烧结过程中，钴酸锂和碳酸锂发生反应生成LCO1.2 锂镍氧化物（LNO）LNO具有较高的理论比容量，可达3860 mAh·g^-1制备LNO的方法有固相反应法、溶胶-凝胶法、熔融盐法等其中，固相反应法是最常用的方法，通过将镍酸锂和碳酸锂按照一定比例混合，在高温下烧结得到LNO1.3 锂锰氧化物（LMO）LMO具有资源丰富、成本低、环境友好等优点，但其循环稳定性和导电性能相对较差制备LMO常用的方法有固相反应法、溶胶-凝胶法、水热法等固相反应法是将锰酸锂和碳酸锂按照一定比例混合，在高温下烧结得到LMO2. 锂离子电池负极材料的制备与性能锂离子电池负极材料主要采用石墨、硅基材料、锡基材料等这些材料具有较高的比容量和良好的循环稳定性2.1 石墨石墨是商业化应用最广泛的锂离子电池负极材料，其主要通过天然石墨或人造石墨进行制备天然石墨可直接用作负极材料，人造石墨通常采用氧化石墨烯、石墨化氧化石墨等方法进行制备2.2 硅基材料硅基材料具有极高的理论比容量，可达4200 mAh·g^-1制备硅基材料的方法有固相反应法、溶胶-凝胶法、气相沉积法等其中，固相反应法是将硅和碳按照一定比例混合，在高温下烧结得到硅碳复合材料2.3 锡基材料锡基材料具有较高的比容量和良好的循环稳定性制备锡基材料的方法有固相反应法、溶胶-凝胶法、水热法等其中，固相反应法是将锡酸锂和碳按照一定比例混合，在高温下烧结得到锡碳复合材料本文主要对锂离子电池正负极材料的制备方法及其性能进行了分析在正极材料方面，过渡金属氧化物如LCO、LNO、LMO等具有较高的比容量和循环稳定性；在负极材料方面，石墨、硅基材料、锡基材料等具有较高的比容量和良好的循环稳定性然而，这些材料在实际应用中仍存在一定的问题，如成本、循环稳定性、安全性等因此，进一步研究和开发新型正负极材料，提高电池性能，降低成本，是锂离子电池领域的重要研究方向3. 正极材料的性能优化为了提高锂离子电池正极材料的性能，研究者们采取了多种措施进行性能优化主要包括以下几个方面：3.1 掺杂掺杂是提高正极材料性能的有效手段之一通过引入异种元素，可以调整材料的电子结构和电化学性能例如，在LCO中掺杂铝、镁等元素，可以提高其循环稳定性和抗热性能3.2 表面修饰表面修饰是通过在正极材料表面涂覆一层活性物质，如导电聚合物、碳材料等，以提高其导电性和稳定性表面修饰可以防止正极材料在电解液中溶解，减少电极材料的损失3.3 纳米化纳米化是提高正极材料性能的重要途径之一纳米化可以增加材料的比表面积，提高其电化学活性此外，纳米化还可以减少晶粒间的传输阻力，提高锂离子的扩散速率4. 负极材料的性能优化与正极材料类似，负极材料的性能优化也是电池性能提升的关键优化方法主要包括：4.1 复合化复合化是将负极材料与其他材料（如碳、硅等）复合，以提高其导电性和稳定性复合化可以减少负极材料的体积膨胀，提高其循环稳定性4.2 表面修饰与正极材料类似，负极材料也可以通过表面修饰来提高其性能表面修饰可以防止负极材料在电解液中溶解，减少电极材料的损失4.3 纳米化纳米化同样是提高负极材料性能的有效手段纳米化可以增加材料的比表面积，提高其电化学活性此外，纳米化还可以减少晶粒间的传输阻力，提高锂离子的扩散速率5. 电池性能的评估方法电池性能的评估是锂离子电池研究和应用的重要环节常见的性能评估方法有：5.1 循环伏安法循环伏安法是通过测量电池在充放电过程中的电压-电流曲线，分析电池的电化学性能该方法可以获得电池的比容量、输出电压、电极反应速率等信息5.2 充放电测试充放电测试是评估电池性能的常用方法通过测量电池在充放电过程中的容量、电压、内阻等参数，可以评估电池的循环稳定性、库仑效率等性能5.3 电化学阻抗谱电化学阻抗谱是通过测量电池在不同频率下的阻抗值，分析电池的电化学反应过程和性能该方法可以获得电池的电极过程、界面阻抗等信息6. 总结本文从锂离子电池正负极材料的制备、性能优化及性能评估方法等方面进行了详细分析正极材料和负极材料是锂离子电池的关键组成部分，其性能直接影响电池的整体性能通过掺杂、表面修饰、纳米化等手段可以有效提高正负极材料的性能同时，循环伏安法、充放电测试、电化学阻抗谱等方法是评估电池性能的重要手段通过对正负极材料的制备和性能优化，可以进一步提高锂离子电池的性能，满足不断增长的能源存储需求7. 正极材料的结构调控为了进一步提高锂离子电池正极材料的性能，研究者们通过结构调控来实现更优的电化学性能结构调控包括：7.1 晶格优化通过调控材料的晶格结构，可以提高其锂离子扩散速率和对锂离子的容纳能力例如，通过调控LCO的晶格参数，可以提高其电化学性能7.2 微结构调控通过调控正极材料的微结构，如晶粒尺寸、形状等，可以提高其电化学性能例如，通过制备纳米级的正极材料，可以增加其比表面积，提高电化学活性7.3 界面结构调控通过调控正极材料与电解液之间的界面结构，可以提高电池的界面稳定性，减少界面阻抗例如，通过表面修饰或涂覆一层导电聚合物，可以提高正极材料的界面稳定性8. 负极材料的结构调控负极材料的结构调控同样重要，以提高其电化学性能结构调控方法包括：8.1 晶格调控通过调控负极材料的晶格结构，可以提高其锂离子的扩散速率和对锂离子的容纳能力例如，通过调控石墨的晶格结构，可以提高其电化学性能8.2 微结构调控通过调控负极材料的微结构，如孔隙度、晶体取向等，可以提高其电化学性能例如，通过制备多孔石墨，可以增加其比表面积，提高电化学活性8.3 界面结构调控通过调控负极材料与电解液之间的界面结构，可以提高电池的界面稳定性，减少界面阻抗例如，通过表面修饰或涂覆一层导电聚合物，可以提高负极材料的界面稳定性9. 电池性能的长期稳定性评估电池性能的长期稳定性是锂离子电池实际应用的关键长期稳定性评估通常包括：9.1 长期循环寿命测试通过长时间循环充放电测试，评估电池的循环稳定性这种测试可以模拟电池在实际应用中的长期性能变化9.2 长期存储性能测试通过长时间存储测试，评估电池的存储稳定性这种测试可以模拟电池在长时间不使用时的性能变化9.3 长期热稳定性测试通过长时间热稳定性测试，评估电池在高温或低温条件下的性能变化这种测试可以模拟电池在极端环境下的性能变化10. 结论锂离子电池正负极材料的制备和性能优化是电池性能提升的关键通过结构调控、性能优化和长期稳定性评估，可以进一步提高锂离子电池的性能然而，锂离子电池的研究和应用仍然面临许多挑战，如成本、安全性等因此，继续研究和开发新型正负极材料，提高电池性能，降低成本，是锂离子电池领域的重要研究方向。
电化学储能性能评估实验报告
电化学储能性能评估实验报告一、实验背景随着能源需求的不断增长和可再生能源的广泛应用，电化学储能技术作为一种有效的能源存储方式，受到了越来越多的关注。
电化学储能系统具有能量密度高、响应速度快、循环寿命长等优点，在电力系统、电动汽车、便携式电子设备等领域有着广阔的应用前景。
为了深入了解不同电化学储能器件的性能特点，评估其在实际应用中的可行性，本次实验对几种常见的电化学储能器件进行了性能测试和分析。
二、实验目的本实验旨在评估不同类型电化学储能器件（如锂离子电池、超级电容器等）的关键性能参数，包括但不限于比容量、能量密度、功率密度、循环寿命和充放电效率等，为其在实际应用中的选型和优化提供依据。
三、实验设备与材料1、实验设备电化学工作站（型号：＿____）电池测试系统（型号：＿____）恒温箱（型号：＿____）电子天平（精度：＿____）量筒、移液管等玻璃仪器2、实验材料锂离子电池（型号：＿____，容量：＿____，标称电压：＿____）超级电容器（型号：＿____，容量：＿____，标称电压：＿____）电解液（成分：＿____）电极材料（如石墨、锂钴氧化物等）四、实验步骤1、样品制备锂离子电池：按照厂家提供的工艺要求，组装锂离子电池，确保电极与电解液充分接触，电池密封良好。
超级电容器：将电极材料涂覆在集流体上，制备电极，然后在电解液中组装成超级电容器。
2、恒流充放电测试设置电池测试系统的充放电电流和电压范围，对锂离子电池和超级电容器进行恒流充放电测试。
记录充放电曲线，计算比容量、能量密度和功率密度等参数。
3、循环寿命测试在相同的充放电条件下，对锂离子电池和超级电容器进行多次循环充放电测试。
记录每次循环的容量保持率，评估其循环寿命。
4、充放电效率测试测量锂离子电池和超级电容器在充放电过程中的输入能量和输出能量，计算充放电效率。
5、温度特性测试将锂离子电池和超级电容器分别放入恒温箱中，在不同温度下（如0℃、25℃、50℃等）进行充放电测试，研究温度对其性能的影响。
锂离子电池健康评估和寿命预测综述
锂离子电池健康评估和寿命预测综述一、本文概述随着可再生能源和电动汽车的普及，锂离子电池（LIBs）在储能和动力系统中的重要性日益凸显。
然而，锂离子电池的性能衰减和寿命终止是制约其广泛应用的关键问题。
因此，对锂离子电池的健康评估和寿命预测显得尤为重要。
本文旨在综述锂离子电池健康评估和寿命预测的研究现状，探讨其面临的挑战和未来的发展方向。
我们将介绍锂离子电池的工作原理和性能衰减机制，为后续的评估和预测方法提供理论基础。
我们将重点分析现有的锂离子电池健康评估和寿命预测方法，包括基于电化学模型、数据驱动模型以及融合多种技术的综合方法。
我们还将探讨这些方法的优缺点以及在实际应用中的可行性。
我们将展望未来锂离子电池健康评估和寿命预测的发展趋势，包括基于和大数据技术的创新方法，以及在实际应用中的进一步推广和优化。
通过本文的综述，我们期望能为锂离子电池的健康评估和寿命预测提供全面的视角和有益的参考。
二、锂离子电池基础知识锂离子电池（LIBs）是一种广泛应用的能量存储系统，以其高能量密度、无记忆效应、长循环寿命以及环保等优点受到广泛关注。
锂离子电池主要由正极、负极、电解质和隔膜四个部分组成。
正极材料通常包含金属氧化物（如LiCoOLiFePO4等），负责在充电过程中接收和存储锂离子。
负极材料则多为碳基材料（如石墨），在放电过程中释放锂离子。
电解质则负责在正负极之间传输锂离子，同时防止电子通过，保证电池的安全运行。
隔膜则位于正负极之间，防止两者直接接触，防止电池短路。
锂离子电池的工作原理是基于锂离子在正负极之间的嵌入和脱出。
在充电过程中，正极中的锂离子通过电解质嵌入负极，同时电子通过外部电路从正极流向负极，完成电能的存储。
在放电过程中，锂离子从负极脱出，通过电解质返回正极，同时电子通过外部电路从负极流向正极，释放出电能。
锂离子电池的性能评估和健康预测主要依赖于对其内部状态的理解和监控。
这包括但不限于电池的荷电状态（SOC）、健康状态（SOH）、功能状态（SOF）以及剩余使用寿命（RUL）等。
航空用大容量锂离子电池研究
电子测量0 引言锂离子蓄电池是二十世纪九十年代初发展起来的一种新型高能电池，具有比能量大、工作电压高、循环寿命长、自放电小、免维护等特点[1]。
目前，航空机载领域装备的直流化学电源主要作为应急电源使用，类型主要有：镉镍蓄电池组、锌银蓄电池组、铅酸蓄电池组，与此相比，锂离子蓄电池组的体积比能量和质量比能量更高，可以降低机载直流化学电源的重量，增加飞行器的额外载荷能力，因此高性能的航空用锂离子蓄电池组正成为机载直流化学电源的技术发展趋势。
到目前为止，航空机载能够实用的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍酸锂及镍钴锰酸锂三元材料等，而负极材料基本上都采用碳。
目前工程应用范围最广、应用技术最成熟的正极材料是钴酸锂材料。
国外在航空航天领域开始应用的是镍酸锂正极材料和钴酸锂正极材料两种，其中法国SAFT公司使用镍酸锂材料、日本使用钴酸锂材料。
镍酸锂材料具有比能量高、储存性能优异等特点，但其安全性最差。
与钴酸锂材料电池相比，磷酸铁锂电池和锰酸锂电池的安全性有所提高，成本降低，但磷酸铁锂电池的比能量低、低温性能差，锰酸锂电池的高温使用寿命较差，镍钴锰酸锂三元材料是最近发展的新材料，航空机载工程化应用时间较短。
航空用锂离子蓄电池组通常具备容量大、电压高等特性，一般情况下采用多只大容量动力锂离子电池串联增压，其供电特性等性能与大容量动力锂离子电池直接相关。
大容量动力锂离子电池的制造工艺主要有两种：①采用叠片或卷绕工艺直接制造大容量锂离子电芯；②通过小容量锂离子电芯并联增容制造。
不管是哪种工艺，均需要通过集流体汇流后进行输出。
基于小容量锂离子电芯并联增容的大容量动力锂离子电池，刘新军等[2]研究了极耳分布、引出方式等对内部并联单元电流分布的影响；周显茂等[3]研究了单体的容量、放电平台、初始电压、自放电率等参数对并联电池性能的影响。
本文基于小容量锂离子电芯并联增容的航空用大容量动力锂离子电池，采用内阻测量法及恒流放电法研究了锂离子电芯并联后的内阻、功率供电特性变化，并开展了过充电、过放电、针刺、加温及短路安全性测试。
基于ISI Web of Knowledge的航空用锂离子电池的计量分析
ｎｄ ａ ｑ ｕ ｌｉ ａ ａｔ ｔ ｉ ｖ ｅ ｎａ ａ ｌ ｙ ｓ ｅ ｓ ， ｈｅ ｔ ａ ｖ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅｓ ｒ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｎ ｈｅ ｔ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｏ ｆ ｌ ｉ ｈｉ ｔ ｕ ｍ－ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｔ ｔ ｅ ｉ ｒ ｅ ｓ ｈ ｓｊ ａ ｕ ｓ ｔ ｓ ｔ ａ ｒ ｔ ｅ ｄ ．Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｍｓ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｎ ｕ ｍｂ ｅ ｒ ｏ ｆ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ａ －
Ｘｕ Ｒｕ ｉ
（ Ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｒ ｙ ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ（ Ｓ Ｉ Ａ） ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ ０ １ ６ ）
nasa 电池数据含义解析
nasa 电池数据含义解析NASA电池数据是指美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration）所记录的有关电池性能和特性的数据。
这些数据对于了解和研究电池的工作原理、性能优化以及应用在太空探索中的可行性具有重要意义。
下面将从电池数据的分类、数据含义的解析以及在太空探索中的应用等方面展开讨论，以期使读者对NASA电池数据有更深入的理解。
1. NASA电池数据的分类首先，需要了解NASA电池数据的分类。
根据电池的类型、用途和性能等不同特征，NASA将电池数据分为几个主要类别，包括：(1)电池类型：根据不同的电化学反应机制，电池可以分为锂离子电池、镍氢电池、锂硫电池等。
每种电池类型有其自身的特点和应用，相关数据的记录和研究对于电池技术的发展意义重大。
(2)电池性能：包括电池的容量、电压、内阻、能量密度等参数，这些参数直接影响电池的使用寿命和性能，掌握这些数据能够评估电池的可靠性和优化设计。
(3)充放电特性：记录电池充放电过程中的电流、电压、温度等关键参数，这些数据可以用来分析电池的快速充电和高效能量释放的能力，对于电池充放电机制的研究具有重要意义。
2.解析NASA电池数据的含义接下来，我们将解析NASA电池数据的含义。
具体来说，以下是从几个关键角度分析NASA电池数据的含义：(1)电池性能评估：通过记录和分析电池的容量、电压、能量密度等参数，可以评估电池的性能如何，包括电池的储存能力、输出能力和使用寿命等。
这些数据的变化趋势可以反映电池自身衰减机制，实现对电池的性能优化和维护。
(2)电池充放电效率：记录电池在充放电过程中的电流、电压、温度等参数，可以评估电池的充放电效率有多高。
充放电效率是指电池在充电和放电过程中能源转换的效率，评估充放电效率可以优化电池系统的能源利用，提高电池的使用效率和可靠性。
(3)电池健康状态监测：通过监测电池的内阻、容量衰减和能量密度的变化，可以判断电池的健康状况。
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( 1. Co llege ofM ater ia l Sc ience and Chem ica lEng inee ring, H arb in Eng ineering U niversity, H arbin 150001, Ch ina; 2. Shangha i Insti tu te ofM icro system and In fo rm ation T echno logy, Chinese A cadem y of Sciences, Shangha i 200050, Ch ina)
图 2 电池比能量与放电深度关系
第 5期
邹连荣, 等: 航天用锂离子电池性能评估
∃ 59∃
图 3是 10 Ah电池室温环境下不同倍率放电性 能曲线, 图 4是 10 Ah电池在 50 环境下不同倍率 放电性能曲线, 如图 3所示, 电池以 0. 2C 倍率放电 时, 室温和 50 时电池放电电压平台差异较小, 均 超过 3. 7 V; 从图上可以看出, 放电倍率越大, 电池 放电平台电压越低, 而且随着放电倍率的增大, 50 时电池放电平台电压比室温时下降得快. 50 条件 下, 随着放电倍率的增大, 电池内部温度也随之急剧 升高, 而电解液在 60 左右时局部发生分解反应, 电池内阻增大, 导致电池放电平台下降. 相同倍率条 件下, 室温时电池放电电压平台比 50 时略高, 电 池表现出良好的放电性能.
8 11 所 120~ 140 260~ 340
8 000 1 000
一般认为, 用于地球同步轨道卫星 ( GEO ) 的电 池, 在最大放电深度 ( DOD ) 60% 时的循环寿命是 1 200~ 2 400次, 在轨工作寿命高于 15年; 而低轨道 地球卫星 ( LEO) , 25% 放电深度 ( DOD) 时循环寿命 大于 35 000次, 在轨工作寿命高于 7年. 在正式发 射前, 电池在地面上还要存储几年. 这些要求超出了 目前商业化便携式电子产品所用电池的性能指标. 因此, 电池的寿命对卫星来说是极其重要的.
Abstract: T he lithium ion batteries w ith nom inal capacity of 10 Ah w ere stud ied, and their perform ances o f energy density, discharg ing at h igh and low tem perature, cycle and resistance w ere eva luated. The resu lts show that the energy density of 10Ah battery is h igher than 150 W h / kg. F rom com parison experim ents at room tem perature and 50 , it is show n that the vo ltage of discharge flat drops faster w ith increasing d ischarge rate at 50 . The capaci ty re tention is 97. 1% , 91. 7% and 83. 3% at - 10 , - 20 and 30 respectively. It is 86. 6% a fter 1 000 cyc les at the charg ing and discharg ing rate of 0. 5C. F rom the cyc le life sim ulat ion experim ent for Low Earth O rb it Satellite? w ith depth of discharge o f 25% , 30% and 40% , these batteries exh ib ited good cycle perform ance. A ll these have ach ieved the perform ance index of lith ium ion secondary battery for aerospace. K eyword s: L ithium ion battery; D ischarge perform ance; Low Earth O rbit Sate llite
力电源之一, 并将在人造卫星、航空航天和储能方面 其在航天领域的应用有一定的优势, 因此, 全球一些
得到应用. 自 20世纪 90年代以来, 小卫星的发展势 头极为迅猛. 由于广泛采用了新技术并拓宽了产品
大公司和军事部门纷纷投巨资对航天用锂离子电池 进行研究和开发 [ 1- 5] , 并取得了一定的成效. 例如美
2 结果与讨论
图 可以看出, 电池在 95% 放电深 度时比能 量达到 150W h / kg, 在 0! DOD! 90% 范围内电池释 放的能量与放电深度几乎成线性关系, 这样在使用 过程中就可以根据电池的放电深度计算出电池的剩 余能量, 从而算出电池的剩余使用时间 [ 6] .
锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电
卫星电源系统是卫星的关键分系统之一, 它担
子产品如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应 负着为卫星的其他分系统和有效载荷供电的重要任
用. 前几年开发的大容量锂离子电池已在电动汽车 务. 锂离子电池由于自身的特点, 特别是它具有高的
中开始试用, 预计将成为 21世纪电动汽车的主要动 比能量、较宽的使用温度范围及高的单电池电压, 使
缓, 并放出能量. 温度越低, 电池体系物质活性降低, 内阻越大, 电池放电 电压平台越低, 放出的能 量越 少. 低温条件下, 锂离子在正负极中的传输是限制电 池电化学性能的主要因素. 和常温相比, 电池低温放 电平台的降低, 说明温度降低导致放电过程中正负 极颗粒内外层极化增大, 即锂离子在正负极固体颗 粒中传输阻抗增大, 导致放电过程中电池电压过早 达到放电终止电压, 放电容量也相应减小, 放电平台 降低.
选用范围, 现代小卫星具有功能集成度高、研制周期 国的 NASA、Eag le P icher 和 Yardney 公 司, 法 国 的
短、费用成本低等特点, 为国际航天界展示了一个极 SAFT 公司, 日本的 JAXA等. 中国科学院从 1998年
为广阔的开发和应用市场前景.
初开始了卫星用锂离子电池的预研工作, 主要目的
本研究工作针对航天用锂离子电池的要求, 设 计并制备大容量锂离子电池, 对其进行可行性研究, 并对其质量比能量、高低温 放电性能、LEO 循环寿 命及电池内阻等进行评估.
1实 验
1. 1 电池的制备
正电池极片均由外单位协作加工, 乙炔黑作为导 电剂, PVDF作为黏结剂, 正极材料采用瑞祥的 L iCoO2, 按一定比例制成极片, 要求涂布后碾压厚度 ! 160 m, 单位面积容量 4. 6 ∀ 0. 2 mA h / cm2; 负极材料采用杉杉 的 CM S- 1, 按一定比例制成极片, 要求涂布后碾压 厚度 ! 115 m, 单位面积容量 5 ∀ 0. 2 mA h / cm2. 电 解 液 是 张 家 港 的 1M L iPF6 / EC + DMC ( 体 积 比 1 #1), 含成膜添加剂, 装备成 10 Ah方型锂离子电池, 平均质量为 228. 2 g, 电池均采用折叠式 (见图 1).
( 1. 哈尔 滨工程大学 材料科学与化学工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001; 2. 中国科学 院 上海微系统与信息技 术研究所, 上海 20 005 0 )
摘 要: 通过对额定容量为 10 A h电池的研 究, 评价 了电池 的比 能量、高低 温放 电性 能、循环性 能及 电池内 阻
等. 实验表明, 电池的能量密度超过 150W h /kg; 室温与 50 的对比实验表明, 随着放电倍率的增大, 50 时放
收稿日期: 2006 - 12- 28. 作者简介: 邹连荣 ( 1981- ) , 男, 硕士研究生, 主要研究方向: 锂离子电池及材料, E m ai:l zlrt@j 163. com.
∃ 58∃
应
用
科
技
第 34卷
是开发用于卫星、宇宙飞船、空间站等航天飞行器电 源系统的贮能电源以及其他空间任务用电源系统. 表 1是国内外航天用锂离子电池技术水平对比, 从 表中不难看出, 国内锂离子电池水平跟国外相比存 在一定的差距, 还有待进一步提高.
图 1 方形锂离子电池结构
1. 2 电池性能评估 10 Ah电 池以 0. 5C 倍率做 充放电测 试; 电 池
高、低温放电性能实验, 10 Ah电池在室温下以 0. 2C 倍率充电至 4. 2 V, 分 别在 20 、40 、50 以 0 2C、0. 5C、1C 倍率放电至 3. 0 V , 分别在 - 10 、 - 20 、- 30 环境下, 以 0. 2C倍率放电至 2. 5 V, 每做一次循环实验, 电池在室温条件下以 0. 1C 做 3 次循环; 分别以 25% 、30% 及 40% DOD做 LEO 循环 寿命实验, 电池均以恒流放电; 此外对电池内阻进行 了测试.
表 1 国内外锂离子电池技术水平对比
研制单位 E ag le P icher SAFT
质量比能量 W h /kg 120~ 140 120~ 140
体积比能量 W h /L 250~ 340 260~ 340
循环周数 30% DOD 20 000
15 000
循环周数 80% DOD 1 000
1 000
第 34卷第 5期 2007年 5月
应
用
科
技
A pp lied Science and T echno logy
文章编号: 1009- 671X ( 2007) 05- 0057- 05