西方未来徒步士兵便携式储能器技术展望

如今，西方徒步士兵依赖于越来越多样化的个人设备、电子设备和传感器，其中大多数都需要持续供电才能有效作战。这意味着已经负担过重的作战人员必须携带足够的储存电力来执行任务。 

▲上图显示一名英国士兵配备了猎鹰III RF 7850S无线电。今天的徒步士兵携带的无数电子设备通常意味着电池的数量必须适合任何任务。这增加了士兵已经相当大的体重负担

电力和徒步电力预算对未来所有领域的战争和战场电气化至关重要。对于徒步士兵来说，他们前所未有地配备了电子、光学和通信设备、电动瞄准器、夜视镜等，其中大部分都需要持续、稳定和有管理的电源。这通常意味着电池，必须以适合任何任务的数量携带。

Crib Gogh公司的技术总监、英国国防部丛林战争项目的负责人史蒂夫·希沃德表示，“电池负担取决于作战类型和作战所需的电力预算，考虑到电池负担可能占士兵装备携带量的25%，这是正确处理任务的关键。因此，减少电池负担是军事和工业供应商的一个主要目标，新技术、电池化学物质、燃料电池、集中动力装置和电力管理都在这一过程中发挥了作用。士兵个人取决于电池负担的降低。这些技术需要更多的人工智能，以便在需要时激活。这将降低认知能力已经被下马所承受的重量和热负荷所削弱的负担。”

从事国防工业的公司，包括Bren Tronics（布伦·特洛尼克）、Denchi（登基）、Lincad（林肯）、Enersys、Epsilor、Saft和许多其他公司，正在开拓性地开发，以满足军事用户日益增长的需求并降低电池负担。有关媒体与其中几家公司进行了交谈，就便携式电力存储解决方案和发展提供了一些合格的、最新的数据视图。

现代士兵的需求

英国电池和充电器技术的设计师和制造商Lincad的联合医学博士彼得·斯莱德在谈到便携式电源存储的讨论时告诉媒体，“虽然一些便携式设备可以由一次电池或二次电池供电，但许多设备需要大尺寸的电池组，而这些电池组并不能作为商用现成产品提供。”

彼得·斯莱德说，为了避免电池浪费和供应大量原电池的后勤负担，使用了二次电池。他补充道，“充电能力是一个基本考虑因素，增加可用的充电选项可以提高军事行动的灵活性。虽然大多数电池倾向于在军营环境中使用交流/直流充电器交换并重新充电，但电池也可以直接由直流电源充电，如直流车辆电源，或可再生能源，如太阳能光伏或微型风力涡轮机。”

▲收获者（Harvester）系统为移动电源管理提供了灵活的解决方案

在这方面，彼得·斯莱德表示，该公司的收获者（Harvester）系统正是提供了从任何直流输入中获取能量的能力，并允许对锂离子电力系统（LIPS）和其他类型的电池进行充电。该产品是移动电源管理的灵活解决方案，可靠性、便携性和易用性至关重要。

关于电池化学，彼得·斯莱德说，“锂离子往往是大多数使用二次电池的应用的首选化学物质，因为它具有几个优点，包括：高能量密度、长寿命、低自放电率、快速充电、多功能性、无记忆效应和低维护。”。彼得·斯莱德表示，“我们使用的大多数锂离子（NMC）电池都是圆柱形的，18650锂电池或21700锂电池，（注：数字编号系统指的是电池尺寸）。最近，我们一直在使用磷酸铁锂（LFP）电池，这种电池以其长寿命、高热稳定性和增强的安全性而闻名。”

至于便携式储能的近期前景，彼得·斯莱德补充道，这将继续依赖于二次电池技术。“新的发展仍在继续，我们已经看到新的化学物质被使用，如钠离子、固态锂离子和锂硫；从长远来看，能源前景可能与今天大不相同。”

他建议，尽管社会从化石燃料转向可再生能源和电池等储能技术，但液体燃料仍将在能源结构中发挥重要作用。

彼得·斯莱德继续说道：“在未来，很可能会有革命性的能源技术，这些技术现在似乎很难理解。例如，许多关于小规模核技术发展的研究正在进行，虽然这目前可能感觉像科幻小说中的东西，但谁知道50年或100年后技术会在哪里。”

▲Lincad的LIPS 16加固锂离子动力智能电池系统，该电池在非常适合苛刻环境的封装中提供军用级性能，电池外壳采用全金属外壳，密封至IP55，提供卓越的物理保护和电磁屏蔽。附加功能包括使用移动设备更新操作软件和询问电池存储器的能力，它还具有内部电池管理系统存储操作数据的能力，用于用户分析和正在进行的维护活动

在Lincad为可穿戴士兵设备设计和制造的一系列电池产品中，有大量军用非可充电（一次）电池产品（如AA5号和AAA7号），尽管该公司称其专门从事可充电（二次）电池类型。据彼得·斯莱德介绍，Lincad的电池尺寸从相对简单的单电池解决方案（如泰雷兹的SquadNet无线电上使用的解决方案）到尺寸更适中的LIPS系列加固智能电池。

彼得·斯莱德告诉媒体，在便携式规模较大的一端，该公司还生产各种不间断电源系统，在停电期间提供电池备用电源，并防止电压波动和功率峰值。

便携式、可穿戴、混合型电池

生产一次和二次充电电池、充电器和完整储能系统的布伦·特洛尼克公司（Bren Tronics）的一位高级发言人告诉媒体：“近年来，储能技术取得了重大突破，提高了便携式电力系统的容量和效率，尤其是锂离子电池因其高能量密度、更长的生命周期和减轻的重量而成为首选，所有这些都为移动中的个人提供了一种轻便而有力的能源。”

虽然这一观点与Lincad行业同行的锂离子观点相呼应，但Bren Tronics发言人指出，除了锂离子之外，固态电池和先进燃料电池等新兴技术正因其进一步提高能量密度、安全性和环境影响的潜力而广受关注，并补充道，“随着这些技术的成熟，便携式电力系统可能会看到更紧凑、更强大的能源解决方案。”

与此同时，Bren Tronics发言人表示，智能电源管理系统的集成正在“改变便携式电源的使用方式”，该系统利用算法和传感器来优化能耗、监测电池健康状况和预测使用模式，并补充道，“通过智能管理电源资源，用户可以延长设备的使用寿命，减少频繁充电的需求，并提高整体任务效率。”

▲布伦·特洛尼克公司（Bren Tronics）的保形可穿戴电池（CWB）可以根据特定的用户需求进行配置和调整，无论是为通信设备、传感器还是其他设备供电

此外，该公司发言人补充说，该领域对通用充电解决方案的持续需求仍然存在，并导致了多模式充电系统的发展，该系统可以从各种来源获取能量，包括太阳能、风能和动能。这些解决方案确保个人，包括偏远或动态环境中的特种作战部队，不必依赖基于电网的充电方法或补给，并可以使用这些多模式解决方案为二次电池充电。

关于保形和可穿戴电池技术，Bren Tronics发言人简要介绍了最近的进展，这些进展彻底改变了士兵在战场上携带和使用电力的方式：“保形电池被设计为无缝集成到设备中，减少了对庞大外部电源的需求，这不仅提高了机动性，还增强了军事装备的整体人体工程学设计。可穿戴电池将这一概念更进一步，提供了可以集成到衣服中或作为配件佩戴的电力解决方案”。

在谈到该公司自己的产品之前，有人提到了混合解决方案的出现，该解决方案将存储和发电能力结合在同一系统中，满足了离网场景中高度移动和‘独立’操作人员的需求：“混合便携式电力系统将高效储能与多功能发电相结合，使用户能够在远程或动态环境中补充能量储备。”

至于该公司的产品组合，发言人强调其BB-2590可充电锂离子电池在便携式储能领域“用途广泛且耐用”，具有“高能量密度，使其能够以紧凑轻便的外形储存大量能量”。该装置还具有复杂的安全功能，包括防止过充电、过放电和短路。前者涉及其大量的充放电循环，除其他外，这减少了频繁更换的需要，而其坚固的设计使电池能够承受极端的温度、振动和机械冲击，使其适合最苛刻的军事行动。

▲布伦·特洛尼克公司（Bren Tronics）的保形可穿戴电池（CWB）具有热插拔模块，使用户能够更换耗尽的模块

Bren Tronics强调的另一个解决方案是保形可穿戴电池（CWB），该公司发言人表示，该电池“具有保形设计，使其能够无缝集成到用户的设备中，从而减轻了携带外部电源的负担”。这位发言人补充道，“CWB是可定制的，因此它可以根据特定的用户需求进行配置和调整，无论是为通信设备、传感器还是其他设备供电。电池还具有热插拔模块，使用户可以在不中断连接设备电源的情况下更换耗尽的模块，从而确保现场的持续供电。”

该公司强调，保形可穿戴电池（CWB）使用智能电池管理技术，优化能源使用，监控性能，并向用户提供有关系统的信息反馈。

最后的想法

未来的战争是一场越来越依赖技术、耗电的战争，高科技设备、传感器、通信和电子设备，以及为所有这些设备供电所需的储能系统和电池，使作战人员的身体和精神都面临过载的危险。虽然重大进展肯定已经改善了电池负担的诅咒，但便携式存储电力的持续进步将有助于确保宝贵的资产——即士兵个体——不会成为不堪重负的负担骡子。