中心議題：

• 高能量鋰電池介紹
• 高能量鋰電池的用途與缺點

解決方案：

• 貯備電池和熱電池
• 旋轉激活電池
• 高能量鋰金屬氧化物電池

認識到電池技術的局限將最終導致新產品開發的瓶頸，美國國防部最近確認了對新一代高能量
、長壽命電池的迫切需求。通過對理想電源管理解決方案的研究
，Tadiran公司的科學家開發出了TLM係(xi)列(lie)電(dian)池(chi)
，這(zhe)是(shi)一(yi)係(xi)列(lie)高(gao)能(neng)量(liang)的(de)鋰(li)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)電(dian)池(chi)，目(mu)前(qian)使(shi)用(yong)在(zai)各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)軍(jun)事(shi)和(he)航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)應(ying)用(yong)之(zhi)中(zhong)。這(zhe)種(zhong)新(xin)一(yi)代(dai)的(de)高(gao)能(neng)量(liang)鋰(li)電(dian)池(chi)因(yin)其(qi)性(xing)能(neng)屬(shu)性(xing)而(er)引(yin)起(qi)了(le)軍(jun)事(shi)/航空航天設計工程師們的極大興趣，比如超長的貯存期、高速率電能、瞬間激活以及在極限環境條件下較高的生存性。

下麵將簡要描述在軍事/航空航天應用中常用的電池化學機製。

貯備電池和熱電池

貯備電池包含了範圍很廣的化學物質
，包括鉛酸


、銀-鋅和鋰亞硫酰氯。在所有貯備電池中，電解質與其他有效成分分開存儲並保持著其惰性，直到有煙火裝置被用於啟動化學反應。

熱re電dian池chi是shi最zui受shou歡huan迎ying的de貯zhu備bei電dian池chi類lei型xing，它ta使shi用yong金jin屬shu鹽yan電dian解jie質zhi，而er後hou者zhe在zai固gu態tai和he環huan境jing溫wen度du下xia呈cheng惰duo性xing，且qie不bu導dao電dian。這zhe種zhong電dian池chi由you爆bao竹zhu激ji活huo
，後hou者zhe會hui帶dai來lai煙yan火huo充chong電dian，導dao致zhi電dian解jie質zhi在zai400～700℃的(de)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)內(nei)繼(ji)續(xu)融(rong)化(hua)
，從(cong)而(er)使(shi)電(dian)池(chi)達(da)到(dao)最(zui)佳(jia)的(de)導(dao)電(dian)性(xing)。一(yi)旦(dan)激(ji)活(huo)，熱(re)電(dian)池(chi)就(jiu)會(hui)在(zai)相(xiang)對(dui)較(jiao)短(duan)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)釋(shi)放(fang)出(chu)高(gao)速(su)率(lv)的(de)電(dian)能(neng)，提(ti)供(gong)從(cong)幾(ji)瓦(wa)到(dao)幾(ji)千(qian)瓦(wa)的(de)連(lian)續(xu)電(dian)流(liu)

，電(dian)流(liu)的(de)大(da)小(xiao)取(qu)決(jue)於(yu)電(dian)池(chi)的(de)大(da)小(xiao)和(he)化(hua)學(xue)機(ji)製(zhi)。


圖1鋰金屬氧化物電池的內部視圖

熱電池提供了某些優勢，包括耐久性、安全性、可靠性和較長的貯存期。不過，這種類型的電池也具有固有的局限性，因為貯備/熱電池不能在電池未完全耗盡的情況下進行測試，而且電池的激活要推遲到化學反應開始的時刻。

另(ling)一(yi)項(xiang)主(zhu)要(yao)缺(que)點(dian)是(shi)

，熱(re)電(dian)池(chi)一(yi)定(ding)是(shi)體(ti)積(ji)相(xiang)對(dui)較(jiao)大(da)的(de)，需(xu)要(yao)采(cai)用(yong)保(bao)溫(wen)層(ceng)來(lai)保(bao)持(chi)熱(re)量(liang)以(yi)便(bian)激(ji)活(huo)的(de)電(dian)解(jie)質(zhi)能(neng)夠(gou)保(bao)持(chi)融(rong)解(jie)，並(bing)保(bao)護(hu)周(zhou)圍(wei)零(ling)件(jian)不(bu)受(shou)熱(re)損(sun)傷(shang)。熱(re)電(dian)池(chi)是(shi)專(zhuan)門(men)為(wei)一(yi)次(ci)性(xing)應(ying)用(yong)而(er)設(she)計(ji)的(de)。

銀鋅電池

銀鋅電池的設計更複雜，製造成本更高
，需要燃氣發生器
、管狀電解質貯存器
、歧管、電池塊
、排氣口和加熱係統。因此，銀鋅電池需要更長的生產交付周期，而且因為它的能量密度低（260Wh/L），所以會帶來性能限製。

旋轉激活電池

旋(xuan)轉(zhuan)激(ji)活(huo)電(dian)池(chi)通(tong)常(chang)用(yong)於(yu)引(yin)信(xin)和(he)某(mou)些(xie)船(chuan)舶(bo)應(ying)用(yong)
，它(ta)將(jiang)電(dian)解(jie)質(zhi)存(cun)儲(chu)在(zai)小(xiao)瓶(ping)或(huo)囊(nang)狀(zhuang)物(wu)中(zhong)，當(dang)自(zi)動(dong)推(tui)進(jin)武(wu)器(qi)啟(qi)動(dong)後(hou)，小(xiao)瓶(ping)或(huo)囊(nang)狀(zhuang)物(wu)被(bei)割(ge)開(kai)，旋(xuan)轉(zhuan)外(wai)殼(ke)的(de)離(li)心(xin)力(li)會(hui)將(jiang)電(dian)解(jie)質(zhi)分(fen)散(san)到(dao)整(zheng)個(ge)電(dian)池(chi)組(zu)中(zhong)。旋(xuan)轉(zhuan)激(ji)活(huo)電(dian)池(chi)是(shi)專(zhuan)門(men)為(wei)一(yi)次(ci)性(xing)應(ying)用(yong)而(er)設(she)計(ji)的(de)。

使shi用yong鋰li亞ya硫liu酰xian氯lv化hua學xue物wu質zhi生sheng產chan的de旋xuan轉zhuan激ji活huo電dian池chi現xian在zai被bei用yong於yu給gei子zi雷lei和he通tong信xin幹gan擾rao機ji供gong電dian

，後hou者zhe采cai用yong配pei備bei有you降jiang落luo傘san的de炮pao彈dan來lai推tui進jin以yi確que保bao軟ruan著zhe陸lu。

旋轉激活電池也被部署在多功能火炮引信（Multi-OptionFusesforArtillery，MOFA）應用中

，包括105和155mm的爆炸式火炮射彈。為尋求一種標準化的解決方案
，美國國防部最近決定使用鋰氧化物/鹵化物電池代替鉛酸或熱電池，為最新一代的MOFA供電。如果這些MOFA裝置采用大功率鋰金屬氧化物電池供電
，而不是鋰氧化物/鹵化物化學機製
，就可以實現顯著的性能優勢，包括容量增大7倍（200mAh和30mAh），電流增大超過10倍（達到3.5A，之前為325mA），電壓將更穩定，而激活速度將更快（可以瞬時激活
，而之前為100ms的延遲量）。


圖2軍事/航空航天電池必須提供高速率電能、瞬間激活以及在極限環境條件下較高的生存性

鋰二氧化硫

鋰二氧化硫（LiSO2）電池幾乎僅用於軍事/航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)應(ying)用(yong)

，主(zhu)要(yao)涉(she)及(ji)到(dao)移(yi)動(dong)通(tong)信(xin)設(she)備(bei)和(he)背(bei)負(fu)式(shi)電(dian)台(tai)。這(zhe)些(xie)電(dian)池(chi)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)有(you)限(xian)，而(er)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)則(ze)不(bu)到(dao)鋰(li)亞(ya)硫(liu)酰(xian)氯(lv)電(dian)池(chi)的(de)一(yi)半(ban)。在(zai)那(na)些(xie)需(xu)要(yao)連(lian)續(xu)數(shu)小(xiao)時(shi)的(de)高(gao)速(su)率(lv)電(dian)能(neng)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)，LiSO2電池將提供最佳的性能。

可充電軍事電池

由於移動的需要，軍事應用主要依賴於一次電池
，但可充電電池也(ye)被(bei)部(bu)署(shu)在(zai)各(ge)式(shi)各(ge)樣(yang)的(de)戰(zhan)場(chang)應(ying)用(yong)之(zhi)中(zhong)，比(bi)如(ru)背(bei)負(fu)式(shi)電(dian)台(tai)和(he)探(tan)測(ce)器(qi)。使(shi)用(yong)可(ke)充(chong)電(dian)電(dian)池(chi)的(de)缺(que)點(dian)包(bao)括(kuo)需(xu)要(yao)獲(huo)取(qu)電(dian)能(neng)，並(bing)且(qie)需(xu)要(yao)合(he)適(shi)的(de)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)。

近些年，可充電電池技術取得了顯著的進展。最早的密封式鉛酸可充電電池使用壽命相對較短、容量較低且重量過於沉重，而新一代的NiCd、NiMH和鋰離子電池則提供了更大的容量、更輕的重量以及更長的工作壽命。可充電電池技術繼續發展，引入了適用於低溫應用的可充電電池，而LiNiCoAl、LiFePO和LiNiMnCo等化學物質則提供了更高的能量密度和更好的安全性。

高能量鋰金屬氧化物電池

最近，Tadiran推行了TLM軍工級高能量鋰金屬氧化物電池
，它使用COTS技術來提供大電流脈衝和高速率電能，而且具有長達20年的保存期限
，因為在室溫下它每年的自放電速率小於1%。這些電池目前有3種標準的圓柱形規格（AA尺寸，CR-2尺寸和20mm長度）
，另外AAA尺寸（10mm）的電池也即將問世。這種高能量電池也可以很容易地配置成電池組，以滿足客戶的特定需求
；因為它們使用COTS部件，所以產品設計和生產周期都可以實現快速調整，從而節省大量成本。

鋰金屬氧化物電池能提供多達2Wh的電能，具有4V的額定電壓
，135～500mAh的放電容量，能夠處理5A的連續脈衝和最高15A的de大da電dian流liu脈mai衝chong。這zhe些xie電dian池chi采cai用yong基ji於yu碳tan的de陽yang極ji結jie構gou，多duo金jin屬shu氧yang化hua物wu陰yin極ji，有you機ji電dian解jie質zhi和he關guan閉bi隔ge離li板ban
，以yi提ti高gao安an全quan性xing。這zhe些xie電dian池chi還hai具ju有you極ji低di的de自zi放fang電dian
，很hen寬kuan的de工gong作zuo溫wen度du範fan圍wei（40～85℃），其震動、衝擊、溫度衝擊、鹽霧、高度
、加速度（50000gn）和旋轉（30000rpm）性能遵從美軍標810G。這些電池的擠壓、碰撞、針刺、加熱、過充電和短路性能也遵從UN1642和IEC60086標準，可以作為安全貨物來運輸。

高能量鋰金屬氧化物電池不會像熱電池那樣在內部產生很高的溫度

，因此不需要隔熱層，從而顯著縮減了尺寸
、重量和成本，特別是與銀鋅電池相比，後者需要爆竹
，燃氣發生器和外部加熱元件。

與熱/zhubeidianchihexuanzhuanjihuodianchibutong，gaonenglianglijinshuyanghuawudianchizhichishunjianjihuo，buxuyaobaozhuhuoranqifashengqi。zhexiedianchiyekeyijinxingdingqiceshi，yiquebaoxitongzhunbeijiuxu，congerjianshaoledaodanzhidaoxitongzhong“啞彈”的數量。這些電池的電量可以間歇性地獲取，所以它們不限於一次性應用。