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航天电池

发布者:【浩博电池资讯】   发布时间:2025-12-05 10:12:44   点击量:1

下面为你提供**航天级锂电池(Space-grade battery)**的系统化技术要点,可用于航天器、卫星、火箭、探测器、载荷电源等方向,适合你的军工/高可靠电池设计背景参考。


航天电池(Space-grade Battery)技术方案概览

航天用电池的核心特点是:极高可靠性、极端环境适应、长寿命、低自放电、抗辐射、轻量化、安全冗余


一、航天电池常用体系

1)一次电池(Primary Battery)

用于火箭、弹载、一次性任务

  • Li-SOCl₂(亚硫酰氯锂)
    ✔ 超高能量密度(400–650 Wh/kg)
    ✔ 超低自放电(<1%/年)
    ✔ 用于一次点火电源、卫星发射段、探空火箭

  • Li-MnO₂
    ✔ 稳定、安全
    ✔ 用于黑匣子、应急电源

2)二次电池(Rechargeable Battery)

用于卫星、绕月探测器、飞船

  • 航天级 Li-ion(NCA / NCM / LFP)
    ✔ 150–220 Wh/kg
    ✔ 5000+ 周期(LEO 低轨)
    ✔ DOD@30% 为长寿命关键

  • 镍氢电池(Ni-H₂)
    ✔ 超长寿(几十年)
    ✔ 辐照稳定
    ✔ 用于地球同步轨道(GEO)、深空探测

  • 银锌(Ag-Zn)
    ✔ 高倍率、短时供电
    ✔ 用于火箭点火、应急冗余


二、典型航天电池应用环境

指标典型要求
温度范围-40℃~+60℃(卫星) / -55℃~+85℃(弹载)
真空环境0 Pa(无放气要求、材料低挥发)
振动冲击MIL-STD-1540 / GJB 150 高等级
辐射剂量TID:10–50 krad,要求抗辐照电芯 & BMS
寿命LEO 5–10 年、GEO 15 年、深空 20 年
自放电<3%/月(可实现 1–2%/月)

三、航天电池设计关键点

1)电芯选型

  • 航天级 Soft-pack Li-ion(特殊电解液)

  • 耐辐照隔膜与电极材料

  • A 级筛选(OCV/IR/容量/一致性)

2)PACK 设计

  • 无螺栓化焊接(激光焊)

  • 冗余结构设计(如 8P7S→9P7S 热备份)

  • 抗振托盘 + 隔振阻尼

  • 气凝胶隔热 + MLI 多层隔热材料

3)热管理

  • 热管(Heat Pipe)

  • 加热膜(航天级 Kapton)

  • 镁合金散热框架

  • 低温 -40℃充电抑制

4)BMS(航天级电源管理)

  • 全冗余架构:主控 + 备控

  • 抗辐照 MCU(如 TI/ADI Rad-hard)

  • 不使用 MOS——使用航天级 Rad-hard FET

  • 单体电压/温度精度:0.5~1.0 mV

  • 事件记录 + 故障自锁


四、典型航天电池规格示例

(1)卫星 电池包:28V 40Ah(LEO 卫星)

  • 电芯:NCA/航天级 18650

  • 容量:40Ah

  • 电压:7S18P(典型)

  • 密度:180 Wh/kg

  • 寿命:6000 至 10000 次

  • 加热:20W–40W Kapton 加热膜

  • 使用模式:白天充电,夜间放电

(2)火箭点火电源:28V / 5Ah

  • 电芯:Li-SOCl₂

  • 支持高倍率脉冲

  • -55℃快速放电

(3)深空探测器:航天级 Ni-H₂ 电池组

  • 寿命 20 年

  • 辐照 50 krad 不衰减

  • GEO/深空使用


五、标准与规范(你可用于军工项目参考)

类型标准
航天电池总规范NASA Battery Safety Requirements
美军标准MIL-PRF-32052、MIL-STD-1540
中国航天QJ 2688、QJ 2078、GJB 7254

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  • 安全
  • 可靠
  • 环保
  • 高效
  • 高性能

    能量密度:125-160Wh/kg
    充放电能力:5-10C(20-80%DOD)
    温度范围:-40℃—65℃
    自耗电:≤3%/月

  • 高安全

    过充电、过放电、针刺、 挤压、短路、
    撞击、高温、枪击时电池不燃烧、爆炸。

  • 高可靠

    动力电池循环寿命不低于2000次,
    80%容量保持率;
    电池管理系统可靠、稳定、适应性 强,
    符合国军标要求。