3000次循环锂电池系统：高轨卫星15年长寿的秘诀

03-15 11:40

电子爱好者网报道(文章 / 黄山明）1884 一位法国工程师年 Charles Renard 创造了锌 - 用作军用飞艇的氯液电池" La France “动力源”。在航空领域，这是储能电池的早期尝试，尽管电池的整体重量占飞艇总重的435kg 35%，存在重量巨大、效率低下等问题，但是为后续储能电池在航空领域的发展奠定了基础。

到了 1973 年，美国航空航天局（NASA）在月球基地的太阳能储电系统中，开始研究液流电池。1974 年，NASA 科学家 L.H.Thaller 以 FeCl ₂和 CrCl ₃世界上第一个具有现实意义的液流电池模型是由正负活性成分构建的。此后，液流电池技术不断发展，但主要集中在航空相关的研究领域，如太空探索。

近几年来，随着电动航空的兴起，对储能电池的需求和要求不断提高。2024 年 6 月，美国电力推进系统开发商 MagniX 它宣布为航空应用生产一系列新型应用 Samson 预计将提供电池计划。 300Wh/kg 能量密度，使用寿命超过 1000 次全深度放电循环。

过去 NASA 镍氢电池(NiH2)已经使用了很长时间，因为它们的使用寿命长，性能稳定，适合太空环境。然而，随着技术的进步，锂电池已经逐渐应用于太空任务，尽管它们面临着更高的安全性和技术挑战。

由于锂电池的能量高达 125wh/kg，远远超过目前使用的镍氢电池 60wh/kg 比较能量，对于一个 20kw 高功率轨道卫星，选择锂电池组代替氢镍电池组，可节省电池组的重量。 300kg 以上。

所以，欧空局（ESA）从 1996 每年都开始评估锂电池。 STENTOR 2003年高轨卫星平台上应用的可行性年 Astrium 锂电池已经完成 30000EUROSTAR 综合评价应用于平台；2004 年 3 月发射的 W3A 在此之后，卫星是世界上第一颗选择锂离子电池的高轨卫星，Amazonas、Hotbird8、Skynet5A、Skynet5B、SyracusemA、SyracuseIB 锂电池被用作高轨卫星的储能电源。

太空中的储能电池

由于空间环境比地面环境更严格，对储能电池的需求也会更高。其核心要求是高能量密度和轻量化，而固态电池可以适应卫星和深空探测器的长期能源供应。而且，太空任务通常需要电池有很长的使用寿命，在某些情况下甚至不可能维护或更换电池。

与此同时，空间温度极高，处于真空环境中，面临辐射暴露，这些都要处理。更重要的是，由于空间的特殊环境，电池的安全尤为重要。

根据这些新的要求，目前牛津大学开发的锂硫电池已经实现 u200c 700Wh/kg u200c 与锂电池相比，实验室数据的重量降低了u200c 30% 可用于低轨卫星星座的u200c。而 NASA 新型电解液支持u200c -60 ° C-150 ° C u200c运行(例如 Artemis 防辐射设计保证了月球基地储能系统的深空任务可靠性。SpaceX Starlink 使用u200c超级电容器卫星锂电池混合储能u200c，支持瞬时大功率负载供电。

中国电科第 18 经过多年的研究，研究所克服了锂离子电池应用于高轨卫星的一系列技术问题。开发的锂离子电池充满充电，充满循环使用寿命超过 3000 第二，完全满足高轨卫星 15 需要一年的寿命。该电池系统还具有寿命长、可靠性高、重量轻、微型化等特点，适用于高轨卫星。

与此同时，飞轮储能技术也在卫星领域得到了应用。例如，一家央企集团与弘慧能源合作开发的单一开发 5MW 飞轮储能系统可用于航天电磁发射(卫星等)。).飞轮储能技术具有功率密度高、使用寿命长、可靠性高等优点，适用于需要快速充放电的场所。

总结

航天储能电池正向u200c超高能量密度，极端环境适应，多能混合u200c 在发展方面，固态电池和锂硫技术成为竞争焦点。2025 2008年，民用电动航空和太空基础设施的需求将带动市场规模突破 120 1亿美元u200c，但是安全验证和降本仍然是工业化的关键。u200cu200cu200cu200cu

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