高比能量锂氟化碳电池在深空探测器上的应用试验研究
发布时间：2021-08-12 05:15
深空探测任务由于重量制约以及光照强度减弱等原因,可供选择的电源有限。锂氟化碳电池技术被认为是未来深空探测器电源潜在可行的选项。对锂氟化碳电池进行了比能量、比热容、发热量测试以及低温性能和贮存性能测试,测试结果表明:锂氟化碳电池高比能量优势明显,长贮存寿命满足了深空探测器数月甚至数年飞行期间自放电率低的需求,针对低温应用需求,采用复合电极有效改善低温放电性能,而针对锂氟化碳电池比热容、发热量的测试为电池热仿真分析提供了必不可少的数据支撑。
【文章来源】：深空探测学报. 2020,7(01)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图２?Ｌｉ／ＣＦｘ电池、００＾－１＾０２电池放电绝热温升曲线（０．２Ｃ）??Ｆｉｇ．?２?Ａｄｉａｂａｔｉｃ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｒｉｓｅ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?Ｌｉ／ＣＦｘ?ｃｅｌｌ?ａｎｄ?Ｌｉ／ＣＦｘ－Ｍｕ０２??ｃｅｌ?聰?０．２?Ｃ）??ｏ??２??
用了??多种方法。如Ｌｉ［１４］等采用多壁碳纳米管（ＭＷＣＮＴｓ）??作为Ｌｉ／ＣＦｘ电池导电剂含量（１１．０９?Ｗｔ％）?，?１Ｃ放电??电压平台约为２．２?Ｖ，比容量约７１２?ｍＡｈ／ｇ；彭思侃??等［２］用提高正极材料比容量以改善大电流放电的思路，??制备氟化碳－ｇＥ复合正极材料，研究结果表明，氟化碳－??硫复合正极材料的能量密度和功率密度相比纯氟化碳??材料有明显提升，最高可分别提升４３３％和１０．７％。??对Ｌｉ／ＣＦｘ电池进行不同倍率下的常温放电试验，??试验结果如图３所示。Ｌｉ／ＣＦｘ电池具有稳定的放电电压??平台，０．１?Ｃ放电电压平台在２．５?Ｖ左右，比能量为６９０??Ｗｈ／ｋｇ?（软包装电池），０．０２５?Ｃ放电单体电池比能量??经测试，Ｌｉ／ＣＦｘ电池、Ｌｉ／ＣＦｘ－Ｍｎ０２电池０．２Ｃ放??电绝热温升对比曲线如图２所示。??可达７２０?Ｗｈ／ｋｇ。组合成电池组后，由于对软包装电??池进行金属壳密封设计及必要的抗力学结构件的因??素，电池组比能量会大大降低，额定容量为１５０?Ａｈ、??２８?Ｖ的锂氟化碳电池组低倍率放电实测比能量为３８４??Ｗｈ／ｋｇ?〇??图３?Ｌｉ／ＣＦｘ电池不同倍率放电电压曲线??Ｆｉｇ．?３?Ｖｏｌｔａｇｅｓ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?Ｌｉ／ＣＦｘ?ｃｅｌｌ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｒａｔｅｓ??随着放电倍率的增加，Ｌｉ／ＣＦｘ电池电压平台持续??降低，输出能量减少。深空探测应用中，基于放电电??压、热设计等因素考虑，Ｌｉ／ＣＦｘ电池长期使用放电倍??率不应大于０．２?Ｃ，短期不大于０．５?Ｃ。??１．３不同温度放电试验??温度不仅影响电池的放
ｆｆｅｒｅｎｔ??ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（＠０．１?Ｃ）??Ｑ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??－２０?－１０?０?１０?２０?３０?４０?５０?６０??温度厂Ｃ??图６?Ｌｉ／ＣＦｘ电池和Ｌｉ／ＣＦｘ－Ｍｎ０２ｉ池不同温度下放电容量效率（０．１?Ｃ）??Ｆｉｇ．?６?Ｃａｐａｃｉｔｙ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｌｉ／ＣＦｘ?ｃｅｌｌ?ａｎｄ??Ｌｉ／ＣＦｘ－ＭｎＯ２ｃｅｌｌ（＠０．１?Ｃ）??温度ｒｃ??图７?Ｌｉ／ＣＦｘ电池和Ｌｉ／ＣＦｘ－Ｍｎ０２电池不同温度下放电能量效率（０．１?Ｃ）??Ｆｉｇ．?７?Ｅｎｅｒｇｙ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｌｉ／ＣＦｘ?ｃｅｌｌ?ａｎｄ?Ｌｉ／ＣＦｘ－??Ｍｎ０２?ｃｅｌ?聰０．１?Ｃ）??表３不同温度下电池的容量和能量效率??Ｔａｂｌｅ?３?Ｃａｐａｃｉｔｙ?ａｎｄ?ｅｎｅｒｇｙ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ?ｏｆ?Ｌｉ／ＣＦｘ?ｃｅｌｌ?ａｎｄ??Ｌｉ／ＣＦｘ－Ｍｎ０２?ｃｅｌｌ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??温度／Ｖ?■??Ｌｉ／ＣＦｘ电池??Ｌｉ／ＣＦｘ－Ｍｎ０２?电池??容量效率／％??能量效率／％??容量效率／％??能量效率／％??－２０??６７．７??５６．７??８１．２??６７．７??０??８６．６??７７．６??９３．１??８４．７??２５??９９．０??９５．３??９７．７??９３．７??５０??１００．０??１００．０??１００．０??１００．０??由表３可见，Ｌｉ／ＣＦｘ－Ｍｎ０２电池的低温性能优于??Ｌｉ／Ｃ
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂氟化碳电池用新型高比容量复合正极材料[J]. 彭思侃,王晨,王楠,燕绍九. 航空材料学报. 2019(04)
[2]锂氟化碳电池放电热效应的模拟研究[J]. 卢立丽,王松蕊. 电源技术. 2016(05)
[3]Li/（MnO2+CFx）电池放电发热的研究[J]. 牛长冬,陈雪梅,王兴贺,孟宪玲. 电源技术. 2015(09)
本文编号：3337658
【文章来源】：深空探测学报. 2020,7(01)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图２?Ｌｉ／ＣＦｘ电池、００＾－１＾０２电池放电绝热温升曲线（０．２Ｃ）??Ｆｉｇ．?２?Ａｄｉａｂａｔｉｃ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｒｉｓｅ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?Ｌｉ／ＣＦｘ?ｃｅｌｌ?ａｎｄ?Ｌｉ／ＣＦｘ－Ｍｕ０２??ｃｅｌ?聰?０．２?Ｃ）??ｏ??２??
用了??多种方法。如Ｌｉ［１４］等采用多壁碳纳米管（ＭＷＣＮＴｓ）??作为Ｌｉ／ＣＦｘ电池导电剂含量（１１．０９?Ｗｔ％）?，?１Ｃ放电??电压平台约为２．２?Ｖ，比容量约７１２?ｍＡｈ／ｇ；彭思侃??等［２］用提高正极材料比容量以改善大电流放电的思路，??制备氟化碳－ｇＥ复合正极材料，研究结果表明，氟化碳－??硫复合正极材料的能量密度和功率密度相比纯氟化碳??材料有明显提升，最高可分别提升４３３％和１０．７％。??对Ｌｉ／ＣＦｘ电池进行不同倍率下的常温放电试验，??试验结果如图３所示。Ｌｉ／ＣＦｘ电池具有稳定的放电电压??平台，０．１?Ｃ放电电压平台在２．５?Ｖ左右，比能量为６９０??Ｗｈ／ｋｇ?（软包装电池），０．０２５?Ｃ放电单体电池比能量??经测试，Ｌｉ／ＣＦｘ电池、Ｌｉ／ＣＦｘ－Ｍｎ０２电池０．２Ｃ放??电绝热温升对比曲线如图２所示。??可达７２０?Ｗｈ／ｋｇ。组合成电池组后，由于对软包装电??池进行金属壳密封设计及必要的抗力学结构件的因??素，电池组比能量会大大降低，额定容量为１５０?Ａｈ、??２８?Ｖ的锂氟化碳电池组低倍率放电实测比能量为３８４??Ｗｈ／ｋｇ?〇??图３?Ｌｉ／ＣＦｘ电池不同倍率放电电压曲线??Ｆｉｇ．?３?Ｖｏｌｔａｇｅｓ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?Ｌｉ／ＣＦｘ?ｃｅｌｌ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｒａｔｅｓ??随着放电倍率的增加，Ｌｉ／ＣＦｘ电池电压平台持续??降低，输出能量减少。深空探测应用中，基于放电电??压、热设计等因素考虑，Ｌｉ／ＣＦｘ电池长期使用放电倍??率不应大于０．２?Ｃ，短期不大于０．５?Ｃ。??１．３不同温度放电试验??温度不仅影响电池的放
ｆｆｅｒｅｎｔ??ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（＠０．１?Ｃ）??Ｑ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??－２０?－１０?０?１０?２０?３０?４０?５０?６０??温度厂Ｃ??图６?Ｌｉ／ＣＦｘ电池和Ｌｉ／ＣＦｘ－Ｍｎ０２ｉ池不同温度下放电容量效率（０．１?Ｃ）??Ｆｉｇ．?６?Ｃａｐａｃｉｔｙ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｌｉ／ＣＦｘ?ｃｅｌｌ?ａｎｄ??Ｌｉ／ＣＦｘ－ＭｎＯ２ｃｅｌｌ（＠０．１?Ｃ）??温度ｒｃ??图７?Ｌｉ／ＣＦｘ电池和Ｌｉ／ＣＦｘ－Ｍｎ０２电池不同温度下放电能量效率（０．１?Ｃ）??Ｆｉｇ．?７?Ｅｎｅｒｇｙ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｌｉ／ＣＦｘ?ｃｅｌｌ?ａｎｄ?Ｌｉ／ＣＦｘ－??Ｍｎ０２?ｃｅｌ?聰０．１?Ｃ）??表３不同温度下电池的容量和能量效率??Ｔａｂｌｅ?３?Ｃａｐａｃｉｔｙ?ａｎｄ?ｅｎｅｒｇｙ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ?ｏｆ?Ｌｉ／ＣＦｘ?ｃｅｌｌ?ａｎｄ??Ｌｉ／ＣＦｘ－Ｍｎ０２?ｃｅｌｌ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ??温度／Ｖ?■??Ｌｉ／ＣＦｘ电池??Ｌｉ／ＣＦｘ－Ｍｎ０２?电池??容量效率／％??能量效率／％??容量效率／％??能量效率／％??－２０??６７．７??５６．７??８１．２??６７．７??０??８６．６??７７．６??９３．１??８４．７??２５??９９．０??９５．３??９７．７??９３．７??５０??１００．０??１００．０??１００．０??１００．０??由表３可见，Ｌｉ／ＣＦｘ－Ｍｎ０２电池的低温性能优于??Ｌｉ／Ｃ
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂氟化碳电池用新型高比容量复合正极材料[J]. 彭思侃,王晨,王楠,燕绍九. 航空材料学报. 2019(04)
[2]锂氟化碳电池放电热效应的模拟研究[J]. 卢立丽,王松蕊. 电源技术. 2016(05)
[3]Li/（MnO2+CFx）电池放电发热的研究[J]. 牛长冬,陈雪梅,王兴贺,孟宪玲. 电源技术. 2015(09)
本文编号：3337658
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3337658.html
