鉅大LARGE | 點擊量：510次 | 2022年06月24日
鋰電池：儲能電池中的明珠
日前，瑞典皇家科學院將諾貝爾化學獎授予對鋰電池發展作出突出貢獻的３位科學家。其中，惠廷厄姆采用硫化鈦作為正極材料，金屬鋰作為負極材料，制成世界上第一塊鋰電池。古迪納夫經過反復實驗和驗證，發現鈷酸鋰比硫化鈦更適合儲存鋰離子，進而顯著提高電池的電壓平臺。吉野彰在此基礎上，采用鋰離子代替純鋰，提升了電池的使用安全性，從而使鋰電池具備實際應用條件。
之所以被稱為鋰電池，是因為無論在電池正負極還是在電解質中，鋰都是以離子形式存在。和其他儲能電池相比，其突出優點在于單位體積的儲存能量高，沒有記憶效應，充電前不必顧及電池的用電深度，同時，能量轉換率高、自放電率低、使用壽命長等。隨著日本索尼公司生產的鋰電池于1991年投入市場，鋰電池迅速實現大范圍應用，是目前便攜式電子設備、新能源汽車、智能電網等的主流儲能形式。
由于特有的技術優勢，鋰電池目前廣泛應用于領域，成為中不可或缺的能量來源。
基地儲能。高原、邊防、海島距后方基地遠，能源補給線長，開發利用風能、太陽能等可再生能源成為必然趨勢。采用鋰電池儲能，不僅可解決可再生能源發電間歇性和穩定性差等問題，還具備削峰填谷等功能，是解決偏遠基地能源保障的關鍵技術。但目前鋰電池在大規模儲能應用方面存在安全性較差的問題，遭到火力打擊時，容易冒煙、起火，甚至引起爆炸。
野戰供電。采用鋰電池的方艙式儲能系統沒有柴油發電機噪聲大、紅外特點明顯等問題，顯著增強了電能保障的隱蔽性和生存能力。但針對野戰供電環境，鋰電池存在低溫性能差等問題，如在-40℃條件下，電池的充放電容量不足室溫條件下的一半。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
高能電源。電磁炮、激光、高功率微波等新型高能運用越來越廣泛，定向能輸出功率越來越大。鋰電池以優異的倍率充放電能力可用于高能的電源。不過，隨著高能小型化的發展趨勢，現有鋰電池的體積功率密度仍需進一步提高，以滿足車載和機載小型化、輕量化要求。
無人裝備動力源。目前主流的小型和微型無人裝備均采用鋰電池作為其重要電源。但以鋰電池為動力源的無人機，續航時間通常在半小時左右，是制約無人裝備實戰化應用的最大問題。
電源。隨著裝備信息化、可視化以及智能化趨勢加快，對電能的需求急速新增。鋰電池是目前各國裝備的主力電源。不過，隨著和班組信息化程度不斷提高，士兵在執行任務過程中，不得不攜帶更多電池。目前高能量密度的電源是制約未來士兵持續的瓶頸技術。
因此，未來鋰電池的研究將集中在以下幾個方向。
一是高能量密度。隨著能量密度不斷提高，相同體積或重量條件下電池所蘊含的能量更大，可全面提升無人機、水下潛航器、裝備等的續航時間和續航里程。二是高安全性。通過采用固態電解質代替傳統可燃有機電解液，鋰電池具有更高安全性，在遭受炮火打擊后不會引起二次爆炸，滿足大型基地、儲能方艙等對大容量、高安全儲能的需求。三是高環境適應性。提升低溫條件下鋰離子在電極材料中的擴散能力以及電解液的電導率，使電池能夠在嚴寒條件下正常充放電，從而有效增強野戰電站和等的全域能力。四是高功率密度。通過開展相關研究，使鋰電池的快速充放電性能不斷提高，從而滿足新型能量瞬時釋放的脈沖功率需求。
能源是現代戰爭的物質基礎和動力源泉，從大型基地到班組，從空天飛行器到水下裝備，鋰電池發揮著非常重要的用途。隨著關鍵技術的不斷突破，鋰電池在領域將有更廣泛的應用前景。
本文作者：魯長波王旭東徐萬里
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