鋰離子電池的應(yīng)用不僅節(jié)省了空間，降低了成本，還解決了電池串聯(lián)時(shí)每個(gè)電池容量必須匹配的問題，從而提高了能量密度，提高了可靠性；鋰離子電池無記憶效應(yīng)，無環(huán)境污染。作為一種新型二次電池，隨著其循環(huán)性能、低溫性能、儲(chǔ)存壽命和安全性等性能的不斷提高，必然在軍事裝備領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

20世紀(jì)70年代末，鋰一次電池已開始用于軍事裝備和太空設(shè)備。在美軍的通信設(shè)備中，目前使用的原電池主要有堿性鋅錳電池和鎂錳電池。蓄電池主要包括密封鎘/鎳電池、閥控密封鉛酸電池、MH/Ni電池和鋰離子電池。與商用普通堿錳電池相比，鋰/亞硫酰氯一次鋰電池性能優(yōu)異，但制造成本較高。大功率型并沒有完全解決熱失控爆炸的安全問題，因此沒有得到廣泛應(yīng)用。鉛酸蓄電池比能量低，體積大，對環(huán)境污染大。鋅錳電池具有較低的比能量和較差的存儲(chǔ)性能。

鎳鎘電池具有較低的比能量并且具有記憶效應(yīng)。由于輔助加熱系統(tǒng)，熱電池增加了電池的體積和質(zhì)量。相比之下，鋰離子電池更有優(yōu)勢，因此開發(fā)用于各種軍事裝備和航空航天領(lǐng)域的高性能鋰離子電池迫在眉睫。目前，鋰離子電池主要用于軍用便攜式通信設(shè)備、自動(dòng)武器、太空能源和GPS。美國Rayovac公司和Covalent公司研究開發(fā)了用于水下無人探測設(shè)備的鋰離子電池技術(shù)。這種電池的循環(huán)壽命比鋰金屬負(fù)極電池長得多。Rayovac已與美國海軍簽署合同，開發(fā)用于大容量鋰離子電池的負(fù)極材料，隨后將開發(fā)容量為20A·h的單體電池。美國國防部對開發(fā)具有良好低溫性能的鋰離子電池非常感興趣。它還與各知名大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)建立了合作關(guān)系，以滿足空間站和便攜式軍事設(shè)備的發(fā)展需求。

 

 

用于陸、海、空作戰(zhàn)，特別是陸軍地面作戰(zhàn)的便攜式武器，將需要具有高比能、優(yōu)異的高低溫性能、重量輕、小型化、后勤供應(yīng)簡單、成本低的二次電池；用于軍事通信和航空航天應(yīng)用的鋰離子電池也趨向于高安全性和可靠性、長循環(huán)壽命、高比能和輕重量。因此，研究環(huán)境適應(yīng)性好、高比能、安全性高、體積小、重量輕的鋰離子電池是當(dāng)前的熱點(diǎn)和未來的發(fā)展方向。

鋰離子電池是軍用通信電池發(fā)展的重點(diǎn)。目前，它們的重量比能量已達(dá)到250W·h/kg，下一個(gè)目標(biāo)是提高到300W·h/kg。在通信設(shè)備中使用鋰離子電池還必須首先解決使用中的安全問題。因?yàn)檫@種電池重量輕、容量大、電氣性能和電荷保持性能優(yōu)異，但安全問題也非常突出。近年來，在提高電池比能的同時(shí)，加強(qiáng)了對電池安全性和低溫放電性能的研究。除了短路、過充、過放電、擊穿、擠壓、溫度沖擊和燃燒測試外，安全測試還增加了射擊測試的內(nèi)容，以確保電池在戰(zhàn)時(shí)和惡劣環(huán)境中使用時(shí)不會(huì)燃燒或爆炸。

 

 

在鋰離子電池安全技術(shù)的研究中，需要重視對其綜合性能的優(yōu)化研究，即在保證電池安全的前提下，進(jìn)一步提高電池的性能。也就是說，通過控制電池的正極和負(fù)極活性材料的數(shù)量和比例，使用具有熱封閉功能的隔離材料，在電解液中添加能夠抵抗過充電和過放電的添加劑，嚴(yán)格控制工藝和生產(chǎn)環(huán)境，并在單體電池上使用防爆蓋，電池組加上短路、過充電、過放電保護(hù)電路和PTC保護(hù)元件等安全措施，較好地解決了安全問題。在各種實(shí)驗(yàn)中避免爆炸和燃燒。以18650電池為例。在0.2C下放電至2.75V，在-40°C時(shí)放電至5A，在室溫下可放電超過額定容量的30%。14.4V，1.9A·h的鋰離子電池組在0.2攝氏度下放電至10V，在-35°C下放電至5A，在室溫下可放電超過額定容量的70%。這表明，軍用通信用鋰離子電池在提高低溫放電性能方面取得了良好進(jìn)展。月電荷保持能力現(xiàn)已提高到92%～96%，與國際先進(jìn)水平相當(dāng)。

無論新開發(fā)的魚雷是輕型（如MU90魚雷）還是重型（如“黑鯊”）魚雷，其速度都必須達(dá)到50公里以上。因此，輕型魚雷需要100kW以上，重型魚雷需要250~300kW左右。魚雷提供有限長度的儲(chǔ)能電池。一般外徑320毫米的輕型魚雷提供長度約650毫米的炮臺(tái)；外徑530毫米的重型魚雷提供了長度約1800毫米的炮臺(tái)。戰(zhàn)爭魚雷電池通常是鋁/氧化銀電池。由于鋅/氧化銀二次電池和鋁/氧化銀電池的性能不同，如果“黑鯊”魚雷使用鋅/氧化銀電池作為電池，則需要1400g/65A·h/1.32V的單電池。37×8=296節(jié)電池，電池組長度為174厘米，總計(jì)410公斤，但無法滿足高速發(fā)射的要求。在這種情況下，通常需要滿足速度對動(dòng)力的要求，縮短航行時(shí)間，但航行時(shí)間太短，仍然影響訓(xùn)練效果。為了滿足新型高速雷電的要求，法國薩夫特公司和美國亞德納公司對鋰離子電池用于雷電作業(yè)的可行性進(jìn)行了研究。電池的內(nèi)阻還提高了電池的抗沖擊和振動(dòng)能力，使電池滿足適合雷電的環(huán)境實(shí)驗(yàn)要求。

隨著鋰離子電池大電流放電性能的不斷提高，單用鋰離子電池對抗雷電電池的研究也在進(jìn)行中。美國海軍位于東南部城市羅德島紐波特的水下戰(zhàn)爭研究中心開發(fā)了一種新型輕型魚雷，該魚雷使用鋰離子電池和鋁/氧化銀電池形成混合電源，并配有電機(jī)和螺旋槳。一體化新型推進(jìn)裝置是推進(jìn)系統(tǒng)，它結(jié)合了化學(xué)電源新技術(shù)和動(dòng)力推進(jìn)新技術(shù)，從而提高了整個(gè)動(dòng)力段的比能，提高了魚雷的整體性能。鋰離子電池具有可充電特性，可在訓(xùn)練中重復(fù)使用，無需拆卸載體即可充電，降低了整個(gè)生命周期的成本，滿足了部隊(duì)充足訓(xùn)練時(shí)間的要求。

法國Savotte公司對海軍裝備進(jìn)行了應(yīng)用研究。主要目標(biāo)是在潛艇（包括核潛艇和常規(guī)潛艇）、全電動(dòng)船舶AES和水下無人導(dǎo)航設(shè)備UUV中使用鋰離子電池。

 

 

目前，各國潛艇仍主要使用鉛酸電池作為推進(jìn)動(dòng)力源。根據(jù)NAVAL FORCES的評論，法國SAFT為潛艇開發(fā)的鋰離子電池與潛艇用鉛酸電池相比具有以下優(yōu)勢：質(zhì)量是鉛酸電池的3倍；循環(huán)壽命是鉛酸電池的3倍；免維護(hù)；沒有記憶效應(yīng)。同時(shí)，對安全性進(jìn)行了全面分析。由于使用了各種類型的溫度傳感器和電壓傳感器，數(shù)據(jù)集中在包括安全措施在內(nèi)的電池管理系統(tǒng)中，可以有效避免過度充電、短路、過熱等。SAFT已經(jīng)在2003年推出了用于潛艇的鋰離子電池?！岸喾摇毕到y(tǒng)中使用的多芬模塊能量為9kW·h，平均電壓為3.5V，質(zhì)量為120kg，體積為60L。

鋰離子電池在全電動(dòng)船舶（AES）中的應(yīng)用也顯示出競爭優(yōu)勢。除了集成電力推進(jìn)外，全電動(dòng)船還包括先進(jìn)的原動(dòng)機(jī)和輔助設(shè)備的全電氣設(shè)備。全電動(dòng)船舶的發(fā)展為某些蓄電池的開發(fā)提供了巨大的市場。鋰離子電池適用于全電動(dòng)船舶的優(yōu)點(diǎn)是：提供高工作電壓，無論是纏繞式還是塊狀鋰離子電池，都可以在所需的工作周期內(nèi)提供高于700V的電壓；能量可以分散和儲(chǔ)存在有足夠的電池，以確保足夠的導(dǎo)航能量；電池組由于比能量高，質(zhì)量低，不析氫、不析氧，安全可靠，使用壽命長。

水下無人導(dǎo)航設(shè)備大致有三種類型。①以水下機(jī)器人為主體的各種水下造型就像某種水下生物，可以自動(dòng)執(zhí)行水下智能設(shè)備的某種任務(wù)；②可以執(zhí)行水雷搜索、干擾、跟蹤和跟蹤潛艇與目標(biāo)等。具有識(shí)別能力、環(huán)境數(shù)據(jù)檢測能力和通信能力的水下自航器通常被稱為AUV（自動(dòng)水下航行器）；③一種未來的水下武器，類似于具有進(jìn)攻能力的潛艇。20世紀(jì)末，美國水下武器研究中心和動(dòng)力船公司聯(lián)合制定了MANTA計(jì)劃，開發(fā)這種新型設(shè)備，這是無人潛航器（UUV）研究的主要組成部分。水下導(dǎo)航設(shè)備的電力需求是水下動(dòng)力電池競爭的焦點(diǎn)。目前，水下導(dǎo)航設(shè)備主要使用鋅/氧化銀電池、鋰/亞硫酰氯電池或鉛酸電池。許多鋰電池研究單位正在為無人潛航器和AUV設(shè)計(jì)和開發(fā)相應(yīng)的鋰離子電池。例如，美國亞德納公司為無人潛航器設(shè)計(jì)的鋰離子電池組被10kW·h、423V的鋅/氧化銀電池組替換為90 8A·h的單體電池組，并配備了監(jiān)測和均化充電裝置。

 

其他領(lǐng)域的潛在用途如下

（1） 電熱被子

用碳纖維制成的電熱被可以大大減輕被子的重量，而且它還具有傳統(tǒng)被子無法比擬的隔熱性能。據(jù)了解，荷蘭和瑞典等高緯度國家計(jì)劃為其軍隊(duì)配備電熱被子。美軍還計(jì)劃在軍裝上安裝專用空調(diào)，以改善熱帶地區(qū)官兵的作戰(zhàn)條件。如果配備鋰離子電池，衣服的質(zhì)量和體積將大大降低。

（2） 機(jī)載、車載和船載通信設(shè)備的電源

目前，機(jī)載、車載和艦載通信設(shè)備中使用的電源或UPS通常使用鉛酸電池。如果改用鋰離子電池，設(shè)備的質(zhì)量將大大降低，通信時(shí)間將延長。

（3） 便攜式或小型電源

當(dāng)部隊(duì)在野外露營時(shí)，他們依靠發(fā)電機(jī)供電，但發(fā)電機(jī)的聲音和輻射熱會(huì)減少他們的隱蔽性。如果使用鋰離子電池制成的電源為指揮所和野戰(zhàn)醫(yī)院供電，可以提高隱蔽性。

 

總結(jié)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭主要是高技術(shù)條件下的戰(zhàn)爭。軍事裝備的高科技水平是衡量一個(gè)國家國防實(shí)力的重要指標(biāo)。海軍、陸軍和空軍的各種裝備，特別是陸軍地面作戰(zhàn)中使用的便攜式武器，將需要比能量高、高低溫性能優(yōu)異、重量輕、小型化、后勤供應(yīng)簡單、成本低的二次電池；用于軍事通信和航空航天應(yīng)用的鋰離子電池也往往具有高安全性和可靠性、長循環(huán)壽命、高比能和輕重量。因此，研究環(huán)境適應(yīng)性好、高比能、安全性高、體積小、重量輕的鋰離子電池是當(dāng)前國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)和未來的發(fā)展方向。在石油資源日益稀缺的今天，鋰離子電池在軍事裝備中的廣泛應(yīng)用將使軍事裝備小型化、減重和節(jié)能。