電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）1884年，一位法國(guó)工程師Charles Renard發(fā)明了鋅-氯液態(tài)電池，用作軍用飛艇“La France”的動(dòng)力源。這是儲(chǔ)能電池在航空領(lǐng)域的早期嘗試，盡管該電池整體重量435kg，占飛艇總重的35%，存在重量龐大、效率低下等問(wèn)題，但為后續(xù)儲(chǔ)能電池在航空領(lǐng)域的發(fā)展奠定了一定基礎(chǔ)。

到了1973年，美國(guó)航空航天局（NASA）開始對(duì)液流電池進(jìn)行研究，用于月球基地的太陽(yáng)能儲(chǔ)電系統(tǒng)。1974年，NASA科學(xué)家L.H.Thaller以FeCl?和CrCl?作為正負(fù)極活性物質(zhì)構(gòu)建了全球第一款具有實(shí)際意義的液流電池模型。此后，液流電池技術(shù)不斷發(fā)展，但主要集中在太空探索等航空相關(guān)的研究領(lǐng)域。

近年來(lái)，隨著電動(dòng)航空的興起，對(duì)儲(chǔ)能電池的需求和要求不斷提高。2024年6月，美國(guó)電力推進(jìn)系統(tǒng)開發(fā)商MagniX公布了其為航空應(yīng)用生產(chǎn)一系列新型Samson電池的計(jì)劃，預(yù)計(jì)將提供300Wh/kg的能量密度，使用壽命超過(guò)1000次全深度放電循環(huán)。

過(guò)去NASA曾長(zhǎng)期使用鎳氫電池（NiH2），因其壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性好而適合太空環(huán)境。然而，隨著技術(shù)進(jìn)步，鋰離子電池也在逐步被應(yīng)用于太空任務(wù)中，盡管其面臨著更高的安全和技術(shù)挑戰(zhàn)。

由于鋰電池的比能量高達(dá)125wh/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前應(yīng)用的鎳氫電池60wh/kg的比能量，對(duì)于一顆20kw功率的高軌道衛(wèi)星，采用鋰電池組代替氫鎳電池組，電池組的重量可以節(jié)約300kg以上。

因此，歐空局（ESA）從1996年就開始評(píng)估鋰離子電池在STENTOR高軌衛(wèi)星平臺(tái)，上應(yīng)用的可行性，2003年Astrium已完成了鋰電池在EUROSTAR3000平臺(tái)上應(yīng)用的綜合評(píng)估；2004年3月發(fā)射的W3A衛(wèi)星是國(guó)際上第一顆采用鋰離子電池的高軌道衛(wèi)星，此后，Amazonas、Hotbird8、Skynet5A、Skynet5B、SyracusemA、SyracuseIB等高軌道衛(wèi)星均采用了鋰離子電池作為儲(chǔ)能電源。

太空中的儲(chǔ)能電池

由于太空的環(huán)境相比地表更加嚴(yán)苛，因此針對(duì)儲(chǔ)能電池的要求也會(huì)更高。其核心要求便是高能量密度與輕量化，而固態(tài)電池能夠適配衛(wèi)星和深空探測(cè)器長(zhǎng)期能源需求。并且太空任務(wù)通常需要電池具有較長(zhǎng)的使用壽命，因?yàn)?a href="http://www.www27dydycom.cn/v/tag/1215/" target="_blank">維修或更換電池的成本非常高昂，甚至在某些情況下是不可能的。

同時(shí)，太空中溫度極端、處于真空環(huán)境，面臨輻射暴露，這些都需要解決。更重要的是，由于太空中的特殊環(huán)境，電池的安全性至關(guān)重要。

針對(duì)這些新型要求，目前有牛津大學(xué)研發(fā)的鋰硫電池實(shí)現(xiàn)?700Wh/kg?實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，重量較鋰離子電池降低?30%?，可用于低軌衛(wèi)星星座。而NASA新型電解液支持?-60°C-150°C?運(yùn)行（如Artemis月球基地儲(chǔ)能系統(tǒng)），耐輻射設(shè)計(jì)保障深空任務(wù)可靠性。SpaceX Starlink衛(wèi)星則采用?超級(jí)電容+鋰電混合儲(chǔ)能?，支持瞬時(shí)大功率載荷供電。

中國(guó)電科第18研究所經(jīng)過(guò)多年研究，攻克了鋰離子蓄電池應(yīng)用于高軌衛(wèi)星的系列技術(shù)難題。研制的鋰離子蓄電池全充、全放循環(huán)壽命超過(guò)3000次，完全滿足高軌衛(wèi)星15年的壽命需要。該電池系統(tǒng)還具有長(zhǎng)壽命、高可靠、輕量化、小型化等特點(diǎn)，適用于高軌衛(wèi)星。

同時(shí)，飛輪儲(chǔ)能技術(shù)在衛(wèi)星領(lǐng)域也有應(yīng)用。例如，某央企集團(tuán)與泓慧能源合作開發(fā)的單體5MW級(jí)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，可應(yīng)用于航天電磁發(fā)射（衛(wèi)星等）領(lǐng)域。飛輪儲(chǔ)能技術(shù)具有高功率密度、長(zhǎng)壽命、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，適用于需要快速充放電的場(chǎng)合。

小結(jié)

航空航天儲(chǔ)能電池正向?超高能量密度、極端環(huán)境適配、多能源混合?方向發(fā)展，固態(tài)電池與鋰硫技術(shù)成競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。2025年，民用電動(dòng)航空與太空基建需求將驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)規(guī)模突破120億美元?，但安全認(rèn)證與降本仍是產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵。????