锂离子电池在国防和军事上的应用如何？

     锂离子电池的应用不仅节省了空间，降低了成本，而且解决了电池串联时各电池容量必须相互匹配的问题，从而提高了能量密度，提高了可靠性；而且锂离子电池没有记忆效应，没有环境污染。作为一种新型的二次电池，随着其循环性能、低温性能、储存寿命和安全性等性能的不断提高，在军事装备领域必然有着广泛的应用。

     20世纪70年代末，锂原电池开始应用于军事装备和航天装备。在美军的通讯装备中，目前使用的原电池主要有碱性锌锰电池和镁锰电池。蓄电池主要包括密封镉/镍电池、阀控密封铅酸电池、氢/镍电池和锂离子电池。与商用普通碱锰电池相比，锂/亚硫酰氯一次锂电池性能优异，但制造成本较高。大功率型并未完全解决因热失控而引起爆炸的安全问题，因此并未得到广泛应用。. 铅酸蓄电池比能量低，体积大，对环境有污染。锌锰电池比能量低，储存性能差。镍镉电池比能量低，有记忆效应。热电池由于辅助加热系统增加了电池的体积和质量。相比之下，锂离子电池具有更多的优势，因此开发用于各种军事装备和航空航天领域的高性能锂离子电池迫在眉睫。目前，锂离子电池在军事上主要用于便携式通讯设备、自动武器、空间能源、GPS等。美国Rayovac公司和Covalent公司研发了用于水下无人探测装置的锂离子电池技术。这种电池的循环寿命比锂金属负极电池要长得多。Rayovac已与美国海军签订合同，开发大容量锂离子电池负极材料，后续将开发容量为20A·h的单体电池。美国国防部对开发具有良好低温性能的锂离子电池非常感兴趣。还与各知名高校和科研院所建立了合作关系，以满足空间站和便携式军事装备的发展需求。

锂电池用于军事装备和航空航天设备

     用于陆海空作战，特别是陆军地面作战的便携式武器，将需要具有高比能量、优良的高低温性能、重量轻、小型化、后勤供应简单、成本低的二次电池；用于军事通信和航空航天应用的锂离子电池也趋向于高安全性和可靠性、长循环寿命、高比能量和轻量化。因此，研究环境适应性好、比能量高、安全性高、体积小、重量轻的锂离子电池是当前的热点和未来的发展方向。

     锂离子电池是军用通信电池的发展重点。目前，它们的重量比能量已达到150W·h/kg，下一步目标是提高到170~200W·h/kg。锂离子电池在通讯设备中的使用也首先要解决使用中的安全问题。因为这种电池重量轻、容量大、电性能和电荷保持性能优良，但安全问题也很突出。近年来，在提高电池比能量的同时，加强了对电池安全性和低温放电性能的研究。除了短路、过充、过放、穿刺、挤压、温度冲击、燃烧测试外，安全测试还增加了枪击测试的内容，以确保电池在战时和恶劣环境下使用时不会燃烧或爆炸。.

 

军用通讯电池

     在锂离子电池安全技术研究中，需要重视对其综合性能优化的研究，即在保证电池安全性的前提下，进一步提高电池的性能。即通过控制电池正负极活性物质的用量和配比，采用具有热封闭功能的隔膜材料，在电解液中加入抗过充过放的添加剂，严格控制工艺和生产环境，以及在单体电池上加装了防爆罩，电池组加上短路、过充、过放保护电路和PTC保护元件等安全措施，安全问题得到了较好的解决。在各种实验中避免爆炸和燃烧。以18650电池为例。0.2C放电至2.75V，-40℃放电至5A，常温下可放出额定容量的30%以上的容量。14.4V、1.9A·h的锂离子电池组在0.2C时放电至10V，-35℃时放电至5A，常温下可放出额定容量的70%以上的容量。这表明军用通信用锂离子电池在提高低温放电性能方面取得了良好进展。月电荷保持能力现已提高到92%~96%，与国际先进水平相当。常温下可放出额定容量的30%以上的容量。14.4V、1.9A·h的锂离子电池组在0.2C时放电至10V，-35℃时放电至5A，常温下可放出额定容量的70%以上的容量。这表明军用通信用锂离子电池在提高低温放电性能方面取得了良好进展。月电荷保持能力现已提高到92%~96%，与国际先进水平相当。常温下可放出额定容量的30%以上的容量。14.4V、1.9A·h的锂离子电池组在0.2C时放电至10V，-35℃时放电至5A，常温下可放出额定容量的70%以上的容量。这表明军用通信用锂离子电池在提高低温放电性能方面取得了良好进展。月电荷保持能力现已提高到92%~96%，与国际先进水平相当。

     新研制的鱼雷无论是轻型（如MU90鱼雷）还是重型（如“黑鲨”）鱼雷，其航速都必须达到50kn以上。因此，轻型鱼雷需要100kW以上，重型鱼雷需要250～300kW左右。鱼雷提供的储能电池长度有限。一般外径为320mm的轻型鱼雷提供的电池长度约为650mm；外径为530mm的重型鱼雷提供的电池长度约为1800mm。战争鱼雷电池一般是铝/氧化银电池。由于锌/氧化银二次电池与铝/氧化银电池在性能上的差异，如果将锌/氧化银电池用作“黑鲨”鱼雷的电池，单节电池为1400g/65A·h/1。需要 32V。37×8=296个电芯，电池组长174cm，共410kg，但不能满足高速发射的要求。在这种情况下，通常需要满足速度对动力的要求，缩短航行时间，但航行时间过短仍然影响训练效果。为满足新型高速电闪电的要求，法国Saft公司和美国Yadner公司对锂离子电池用于闪电作业的可行性进行了研究。电池的内阻也提高了电池的抗冲击和振动能力，使电池满足适合雷击的环境实验要求。但不能满足高速发射的要求。在这种情况下，通常需要满足速度对动力的要求，缩短航行时间，但航行时间过短仍然影响训练效果。为满足新型高速电闪电的要求，法国Saft公司和美国Yadner公司对锂离子电池用于闪电作业的可行性进行了研究。电池的内阻也提高了电池的抗冲击和振动能力，使电池满足适合雷击的环境实验要求。但不能满足高速发射的要求。在这种情况下，通常需要满足速度对动力的要求，缩短航行时间，但航行时间过短仍然影响训练效果。为满足新型高速电闪电的要求，法国Saft公司和美国Yadner公司对锂离子电池用于闪电作业的可行性进行了研究。电池的内阻也提高了电池的抗冲击和振动能力，使电池满足适合雷击的环境实验要求。但航行时间太短，仍然影响训练效果。为满足新型高速电闪电的要求，法国Saft公司和美国Yadner公司对锂离子电池用于闪电作业的可行性进行了研究。电池的内阻也提高了电池的抗冲击和振动能力，使电池满足适合雷击的环境实验要求。但航行时间太短，仍然影响训练效果。为满足新型高速电闪电的要求，法国Saft公司和美国Yadner公司对锂离子电池用于闪电作业的可行性进行了研究。电池的内阻也提高了电池的抗冲击和振动能力，使电池满足适合雷击的环境实验要求。

     随着锂离子电池大电流放电性能的不断提升，锂离子电池单独对抗雷电电池的研究也在展开。位于罗得岛东南部城市纽波特的美国海军水下作战研究中心研制的新型轻型鱼雷，采用锂离子电池和铝/氧化银电池组成混合动力源，带有电机和螺旋桨。一体化新型推进装置是推进系统，将化学电源新技术与动力推进新技术相结合，使整个动力部分的比能得到提高，从而提高了鱼雷的综合性能。

 

潜艇用锂离子电池 

     目前，各国潜艇仍主要使用铅酸电池作为推进动力源。据NAVAL FORCES评论，法国SAFT开发的潜艇用锂离子电池与潜艇用铅酸电池相比具有以下优势：质量是铅酸电池的3倍；循环寿命是铅酸电池的3倍；免维护；没有记忆效应。同时，对安全性进行全面分析。由于使用了各种类型的温度传感器和电压传感器，数据集中在包括安全措施在内的电池管理系统中，可以有效避免过充、短路、过热等情况。SAFT已经在2003年推出了用于潜艇的锂离子电池。“

     锂离子电池在全电动船舶（AES）上的应用也显示出竞争优势。除了综合电力推进外，全电动船还包括先进的原动机和辅助设备的全电气设备。全电动船舶的发展为某些蓄电池的发展提供了巨大的市场。全电动船舶用锂离子电池的优点是：提供高工作电压，无论是绕线还是块状锂离子电池在所需的工作周期内都能提供高于700V的电压；能量可以分散储存在电池中，保证足够的航行能量；由于比能量高，电池组质量低，不存在析氢、析氧现象，安全可靠，

     水下无人导航装置大致分为三种。①以水下机器人为主体的各种水下造型犹如某种水下生物，能自动执行某项任务的水下智能设备；②可进行水雷搜索、干扰、潜艇跟踪尾随目标等。具有识别能力、环境数据探测能力、通信能力的水下自行航行器，通常称为AUV（自主水下航行器）；③ 具有攻击能力的类似于潜艇的未来水下武器。20世纪末，美国水下武器研究中心与动力船公司共同制定了MANTA计划，研制该型新装备，是UUVs（无人潜航器）研究的主要组成部分。水下航行设备的动力需求是水下动力电池竞争的焦点。目前，水下导航装置多采用锌/氧化银电池、锂/亚硫酰氯电池或铅酸电池。许多锂电池研究单位都在为UUV和AUV设计开发相应的锂离子电池。例如，美国Yadner公司为UUV设计的锂离子电池组更换为10kW·h、423V氧化锌/氧化银电池组，90个8A·h单体组，并配备监测均化充电装置. 锌/氧化银电池、锂/亚硫酰氯电池或铅酸电池主要用于水下导航设备。许多锂电池研究单位都在为UUV和AUV设计开发相应的锂离子电池。例如，美国Yadner公司为UUV设计的锂离子电池组更换为10kW·h、423V氧化锌/氧化银电池组，90个8A·h单体组，并配备监测均化充电装置. 锌/氧化银电池、锂/亚硫酰氯电池或铅酸电池主要用于水下导航设备。许多锂电池研究单位都在为UUV和AUV设计开发相应的锂离子电池。例如，美国Yadner公司为UUV设计的锂离子电池组更换为10kW·h、423V氧化锌/氧化银电池组，90个8A·h单体组，并配备监测均化充电装置.

在其他领域的潜在用途如下
(1) 电热
被 碳纤维制成的电热被可以大大减轻被子的重量，同时还具有传统被子无可比拟的保温隔热性能。据了解，荷兰、瑞典等高纬度国家计划为军队装备电热被。美军还计划在军服上安装专用空调，以改善官兵在热带地区的作战条件。如果配备锂离子电池，服装的质量和体积都会大打折扣。

(2)机载、车载、舰载通信设备电源
目前，机载、车载和船载通信设备所使用的电源或UPS，普遍采用铅酸蓄电池。如果改用锂离子电池，设备的质量会大打折扣，通信时间也会延长。

(3)便携式或小型电源
部队在野外野营时，依靠发电机供电，但发电机的噪音和辐射热会降低其隐蔽性。如果采用锂离子电池制成的电源为指挥所和野战医院供电，可以提高隐蔽性。

     现代战争主要是高科技条件下的战争。军事装备的高科技水平是衡量一个国家国防实力的重要标志。海军、陆军和空军的各种装备，特别是陆军地面作战使用的便携式武器，将需要具有高比能量、优良的高低温性能、重量轻、小型化、物流供应简单、成本低的二次电池。成本; 用于军事通信和航空航天应用的锂离子电池还趋向于具有高安全性和可靠性、长循环寿命、高比能量和重量轻的特点。因此，研究环境适应性好、比能量高、高安全性和小型轻量化是当前国内外的研究热点和未来的发展方向。在石油资源日益紧缺的今天，锂离子电池在军事装备中的广泛应用将使军事装备小型化、轻量化和节能化成为可能。