【浩博电池资讯】TLM系列高能量锂电池

美国国防部最近确认了对新一代高能量、长寿数电池的迫切需求。通过对理想电源办理解决方案的研讨，Tadiran公司的科学家开发出了TLM系列电池，这是一系列高能量的锂金属氧化物电池，目前运用在各种各样的军事和航空航天运用之中。这种新一代的高能量锂电池因其功能属性而引起了军事/航空航天规划工程师们的极大兴趣，比如超长的贮存期、高速率电能、瞬间激活以及在极限环境条件下较高的生存性。

下面将简要描述在军事/航空航天运用中常用的电池化学机制。

贮备电池和热电池
贮备电池包含了规模很广的化学物质，包含铅酸、银-锌和锂亚硫酰氯。在所有贮备电池中，电解质与其他有效成分分开存储并保持着其慵懒，直到有焰火设备被用于发动化学反应。

热电池是最受欢迎的贮备电池类型，它运用金属盐电解质，而后者在固态和环境温度下呈慵懒，且不导电。这种电池由爆仗激活，后者会带来焰火充电，导致电解质在400～700℃的温度规模内持续消融，然后使电池达到最佳的导电性。一旦激活，热电池就会在相对较短的时刻内释放出高速率的电能，供给从几瓦到几千瓦的接连电流，电流的巨细取决于电池的巨细和化学机制。

图1 锂金属氧化物电池的内部视图

热电池供给了某些优势，包含耐久性、安全性、可靠性和较长的贮存期。不过，这种类型的电池也具有固有的局限性，由于贮备/热电池不能在电池未彻底耗尽的情况下进行测验，并且电池的激活要推迟到化学反应开端的时刻。

另一项首要缺陷是，热电池一定是体积相对较大的，需求选用保温层来保持热量以便激活的电解质能够保持融解，并维护周围零件不受热损伤。热电池是专门为一次性运用而规划的。

银锌电池
银锌电池的规划更复杂，制作本钱更高，需求燃气发生器、管状电解质贮存器、歧管、电池块、排气口和加热体系。因此，银锌电池需求更长的出产交给周期，并且由于它的能量密度低（260Wh/L），所以会带来功能限制。

旋转激活电池
旋转激活电池通常用于引信和某些船只运用，它将电解质存储在小瓶或囊状物中，当主动推动武器发动后，小瓶或囊状物被割开，旋转外壳的离心力会将电解质分散到整个电池组中。旋转激活电池是专门为一次性运用而规划的。

运用锂亚硫酰氯化学物质出产的旋转激活电池现在被用于给子雷和通信干扰机供电，后者选用配备有降落伞的炮弹来推动以确保软着陆。

旋转激活电池也被部署在多功能火炮引信（MulTI-OpTIon Fuses for ArTIllery，MOFA）运用中，包含105和155mm的爆破式火炮射弹。为寻求一种规范化的解决方案，美国国防部最近决定运用锂氧化物/卤化物电池替代铅酸或热电池，为最新一代的MOFA供电。假如这些MOFA设备选用大功率锂金属氧化物电池供电，而不是锂氧化物/卤化物化学机制，就能够完成明显的功能优势，包含容量增大7倍（200mAh和30mAh），电流增大超过10倍（达到3.5A，之前为325mA），电压将更稳定，而激活速度将更快（能够瞬时激活，而之前为100ms的延迟量）。

图2 军事/航空航天电池必须供给高速率电能、瞬间激活以及在极限环境条件下较高的生存性

锂二氧化硫
锂二氧化硫（LiSO2）电池几乎仅用于军事/航空航天运用，首要涉及到移动通信设备和担负式电台。这些电池的运用寿数有限，而能量密度则不到锂亚硫酰氯电池的一半。在那些需求接连数小时的高速率电能的运用中，LiSO2电池将供给最佳的功能。

可充电军事电池
由于移动的需求，军事运用首要依赖于一次电池，但可充电电池也被部署在各式各样的战场运用之中，比如担负式电台和探测器。运用可充电电池的缺陷包含需求获取电能，并且需求合适的充电时刻。

近些年，可充电电池技能取得了明显的发展。最早的密封式铅酸可充电电池运用寿数相对较短、容量较低且重量过于沉重，而新一代的NiCd、NiMH和锂离子电池则供给了更大的容量、更轻的重量以及更长的工作寿数。可充电电池技能持续发展，引入了适用于低温运用的可充电电池，而LiNiCoAl、LiFePO和LiNiMnCo等化学物质则供给了更高的能量密度和更好的安全性。

高能量锂金属氧化物电池
最近，Tadiran推行了TLM军工级高能量锂金属氧化物电池，它运用COTS技能来供给大电流脉冲和高速率电能，并且具有长达20年的保存期限，由于在室温下它每年的自放电速率小于1%。这些电池目前有3种规范的圆柱形规格（AA尺度，CR-2尺度和20mm长度），别的AAA尺度（10mm）的电池也即将问世。这种高能量电池也能够很容易地配置成电池组，以满意客户的特定需求；由于它们运用COTS部件，所以产品规划和出产周期都能够完成快速调整，然后节约大量本钱。

锂金属氧化物电池能供给多达2Wh的电能，具有4V的额外电压，135～500mAh的放电容量，能够处理5A的接连脉冲和最高15A的大电流脉冲。这些电池选用根据碳的阳极结构，多金属氧化物阴极，有机电解质和封闭隔离板，以提高安全性。这些电池还具有极低的自放电，很宽的工作温度规模（40～85℃），其轰动、冲击、温度冲击、盐雾、高度、加速度（50000gn）和旋转（30000rpm）功能遵照美军标810G。这些电池的挤压、磕碰、针刺、加热、过充电和短路功能也遵照UN 1642和IEC 60086规范，能够作为安全货品来运输。

高能量锂金属氧化物电池不会像热电池那样在内部产生很高的温度，因此不需求隔热层，然后明显缩减了尺度、重量和本钱，特别是与银锌电池相比，后者需求爆仗，燃气发生器和外部加热元件。

与热/贮备电池和旋转激活电池不同，高能量锂金属氧化物电池支持瞬间激活，不需求爆仗或燃气发生器。这些电池也能够进行定时测验，以确保体系准备就绪，然后减少了导弹制导体系中“哑弹”的数量。这些电池的电量能够间歇性地获取，所以它们不限于一次性运用。