电池技术的局限将最终导致新产品开发？

下面将简要描述在军事/航空航天应用中常用的电池化学机制。

贮备电池和热电池

贮备电池包含了范围很广的化学物质，包括铅酸、银-锌和锂亚硫酰氯。在所有贮备电池中，电解质与其他有效成分分开存储并保持着其惰性，直到有烟火装置被用于启动化学反应。热电池是最受欢迎的贮备电池类型，它使用金属盐电解质，而后者在固态和环境温度下呈惰性，且不导电。这种电池由爆竹激活，后者会带来烟火充电，导致电解质在400～700℃的温度范围内继续融化，从而使电池达到最佳的导电性。一旦激活，热电池就会在相对较短的时间内释放出高速率的电能，提供从几瓦到几千瓦的连续电流，电流的大小取决于电池的大小和化学机制。

热电池提供了某些优势，包括耐久性、安全性、可靠性和较长的贮存期。不过，这种类型的电池也具有固有的局限性，因为贮备/热电池不能在电池未完全耗尽的情况下进行测试，而且电池的激活要推迟到化学反应开始的时刻。另一项主要缺点是，热电池一定是体积相对较大的，需要采用保温层来保持热量以便激活的电解质能够保持融解，并保护周围零件不受热损伤。热电池是专门为一次性应用而设计的。

银锌电池

银锌电池的设计更复杂，制造成本更高，需要燃气发生器、管状电解质贮存器、歧管、电池块、排气口和加热系统。因此，银锌电池需要更长的生产交付周期，而且因为它的能量密度低（260Wh/L），所以会带来性能限制。

旋转激活电池

旋转激活电池通常用于引信和某些船舶应用，它将电解质存储在小瓶或囊状物中，当自动推进武器启动后，小瓶或囊状物被割开，旋转外壳的离心力会将电解质分散到整个电池组中。旋转激活电池是专门为一次性应用而设计的。使用锂亚硫酰氯化学物质生产的旋转激活电池现在被用于给子雷和通信干扰机供电，后者采用配备有降落伞的炮弹来推进以确保软着陆。

旋转激活电池也被部署在多功能火炮引信（Multi-Option Fuses for Artillery，MOFA）应用中，包括105和155mm的爆炸式火炮射弹。为寻求一种标准化的解决方案，美国国防部最近决定使用锂氧化物/卤化物电池代替铅酸或热电池，为最新一代的MOFA供电。如果这些MOFA装置采用大功率锂金属氧化物电池供电，而不是锂氧化物/卤化物化学机制，就可以实现显着的性能优势，包括容量增大7倍（200mAh和30mAh），电流增大超过10倍（达到3.5A，之前为325mA），电压将更稳定，而激活速度将更快（可以瞬时激活，而之前为100ms的延迟量）。

锂二氧化硫

锂二氧化硫（LiSO2）电池几乎仅用于军事/航空航天应用，主要涉及到移动通信设备和背负式电台。这些电池的使用寿命有限，而能量密度则不到锂亚硫酰氯电池的一半。在那些需要连续数小时的高速率电能的应用中，LiSO2电池将提供最佳的性能。

可充电军事电池

由于移动的需要，军事应用主要依赖于一次电池，但可充电电池也被部署在各式各样的战场应用之中，比如背负式电台和探测器。使用可充电电池的缺点包括需要获取电能，并且需要合适的充电时间。

近些年，可充电电池技术取得了显着的进展。最早的密封式铅酸可充电电池使用寿命相对较短、容量较低且重量过于沉重，而新一代的NiCd、NiMH和锂离子电池则提供了更大的容量、更轻的重量以及更长的工作寿命。可充电电池技术继续发展，引入了适用于低温应用的可充电电池，而LiNiCoAl、LiFePO和LiNiMnCo等化学物质则提供了更高的能量密度和更好的安全性。

高能量锂金属氧化物电池

最近，Tadiran推行了TLM军工级高能量锂金属氧化物电池，它使用COTS技术来提供大电流脉冲和高速率电能，而且具有长达20年的保存期限，因为在室温下它每年的自放电速率小于1%。这些电池目前有3种标准的圆柱形规格（AA尺寸，CR-2尺寸和20mm长度），另外AAA尺寸（10mm）的电池也即将问世。这种高能量电池也可以很容易地配置成电池组，以满足客户的特定需求；因为它们使用COTS部件，所以产品设计和生产周期都可以实现快速调整，从而节省大量成本。

锂金属氧化物电池能提供多达2Wh的电能，具有4V的额定电压，135～500mAh的放电容量，能够处理5A的连续脉冲和最高15A的大电流脉冲。这些电池采用基于碳的阳极结构，多金属氧化物阴极，有机电解质和关闭隔离板，以提高安全性。这些电池还具有极低的自放电，很宽的工作温度范围（40～85℃），其震动、冲击、温度冲击、盐雾、高度、加速度（50000gn）和旋转（30000rpm）性能遵从美军标810G。这些电池的挤压、碰撞、针刺、加热、过充电和短路性能也遵从UN 1642和IEC 60086标准，可以作为安全货物来运输。

高能量锂金属氧化物电池不会像热电池那样在内部产生很高的温度，因此不需要隔热层，从而显着缩减了尺寸、重量和成本，特别是与银锌电池相比，后者需要爆竹，燃气发生器和外部加热元件。

与热/贮备电池和旋转激活电池不同，高能量锂金属氧化物电池支持瞬间激活，不需要爆竹或燃气发生器。这些电池也可以进行定期测试，以确保系统准备就绪，从而减少了导弹制导系统中“哑弹”的数量。这些电池的电量可以间歇性地获取，所以它们不限于一次性应用。磷酸铁锂电池在行业广泛应用，现阶段，磷酸铁锂电池产品类型相对丰富，如何让其合理的应用于移动通信电源行业呢？

首先是理清行业需求，其次是分析产品优势，再次是制定差异化的节能减排的应用方案，最后再进行具体的数据对比分析。

通信用直流开关电源系统

鉴于通信的高可靠性要求，完善的通信电源解决方案要求开关电源系统配置蓄电池。通信主设备、附属设备种类众多，开关电源应用场景也很多，总结主要有以下几种：
（a）户外型基站；（b）村通等无空调的基站；（c）空间紧张的室内宏基站；（d）直流供电的室内覆盖/分布式信源站；（e）无市电或三四类市电地区的太阳能光伏基站；（f）直流供电方案的WLAN站点等。

通信用UPS交流电源系统

UPS交流电源系统主要应用于供配电系统的交流主回路部分，通信行业应用UPS交流电源系统的场景主要如下：
（a） 交流供电的室内覆盖/分布站；（b）交流供电的微蜂窝站；（c）嵌入式UPS供电的数据机房；（d）交流供电方案的WLAN站点等。

通信用240V/336V高压直流电源系统（HVDC）通信用高压电源直流系统（HVDC）是目前通信机房应用的新型供电系统，其配套电池组电压等级有240V和336V两种，蓄电池容量通常为50Ah～200Ah。
磷酸铁锂电池应用于通信行业的三大应用优势对于通信行业，主要关注磷酸铁锂电池的三大优势，从“节能”、“节地”、“节材”的角度体现节能减排。

体积小、重量轻

对于民用住宅内的站点，可节省承重加固的费用，进一步加速站点的建设， “节材”优势更加明显。

高温性能优异

优异的耐高温性能可成倍增加户外站电池的寿命，降低维护及更换电池费用，提供系统可靠性；此外在有空调的基站中，可以尝试将空调设置为35度时启动，能有效降低基站平均电耗，“节能”优势更加明显。

高功率放电

铁电池在3C以上放电依然能放出全部容量的90%以上，高功率、深度放电的优势能有效降低目前UPS备用电池的总容量、容量降低的时对机房空间及承重要求过大等问题也伴随得到解决， “节地”优势更加明显。

通信用磷酸铁锂电池节能减排应用方向

比亚迪将通信行业三大典型需求与铁电池的三大产品优势有机的结合起来，行成了独特的通信用铁电池电源系统解决方案，提出了通信电源行业节能减排的几种应用方案。

室外一体化铁电池电源解决方案

室外通信基站太阳直射，内置的铅酸蓄电池寿命通常不超过2年，本方案采用磷酸铁锂电池，耐高温性能优异，寿命达到5-10年。

此方案中电池的体积小，重量轻，耐高温、长使用寿命等优势在“节能”“节材”“节地”三个方面实现节能减排的目的，同时有效降低维护运营成本。

村通等无空调的基站电源解决方案

村通工程的基站都设在偏远的农村，规模小、配置小，基本上都没有空调，而且停电频繁，铅酸电池在恶劣环境下工作的寿命短、更换频繁、偏远农村的维护成本高。改用铁电池，则高温性能好、可深度充放电，循环寿命长，体积小、重量轻，安装轻便，可以在“节能”“节地”“节材”三方面达到节能减排的目的，同时还能改善网络供电质量。

空间紧张的室内宏基站电源解决方案

室内宏基站数量多，覆盖广，要求供电可靠，所以一般都有两组电池备电。站内铅酸电池占地面积大、重量过重，当话务量增多而引起扩容需求时站内空间制约了新增设备的可能。

如果采用一体化开关电源配合铁电池，则可降低机房中电源及电池的占地面积，满足设备扩容的需求。同时铁电池耐高温性能优异，可以将站内空调启动温度提高到35度左右，能够降低空调的能耗，通过节省电费有效降低运营成本，在“节能”“节地”“节材”三方面达到节能减排的目的。

室内覆盖/分布式站电源解决方案

原有2G网络的室内覆盖，加之3G及WLAN热点的不断新建，室内覆盖站的数量将进一步增多。由于室内覆盖站点取电一般就近选择市电，选择48V通信电池模块或铁电池UPS进行备电则可有效解决该类问题。

通信用高压直流电源系统（HVDC）供电方案

针对数据中心的供电方案，行业专家提出了通信用240V/336V高压直流电源系统。该系统对蓄电池的要求的特点是高电压（240V/336V）、短时间、大电流放电。如采用机架式磷酸铁锂电池组则有以下优势：重量轻，节省机房加固成本；体积小，可以与HVDC系统以列头柜形式并列安放，不用单独建立电池房，也可节省供电系统的占地面积，提高通信设备机架装机率；铁电池可高倍率放电，降低蓄电池配置的容量；铁电池放电平台稳定，在电池供电模式下稳定的输入电压避免设备因输入电压的大范围波动而引起异常。

嵌入式UPS交流电源系统供电方案

对于中小型数据中心，欧美的发达国家还有一种嵌入式UPS分布式供电方案，即用小功率UPS与网络柜配合以机柜为单位为服务器供电。选择铁电池UPS有以下优势：重量轻，节省机房加固成本；体积小，3KVA铁电池机UPS仅占网络柜2U空间，提高服务器装机率；电池长寿命，主机与电池寿命几乎相同，降低电池更换成本；安全性好，铁电池不起火、不爆炸，满足IDC机房高安全性的要求通信用磷酸铁锂电池应用的节能减排案例及效益分析。