太空中的电池

是什么让太空中使用的电池与众不同?

在太空中使用的电池经历了广泛的研究、测试和开发,其程度甚至超过了在地球上使用的电池。在这种高风险情况下,电池的故障是非常危险的。更换电池的过程也可能是一个耗费精力的任务。宇航员花了6.5小时来更换国际空间站的一组电池。由于太空的极端条件,电池需要定制,以适应每项任务、环境和温度,并有能力在这些情况下很好地发挥其功能,以便不危及相关人员的安全。

在太空中使用什么样的电池?

与地球上一样,可充电的锂离子电池是目前太空中最受欢迎的选择。以国际空间站为例,用于为空间站供电的电池用来自太阳的太阳能充电,储存的能量在轨道黑暗时使用--当空间站处于地球阴影下而不是在阳光直射下。

2017年,美国宇航局开始用锂离子电池取代空间站上的镍氢电池的过程。镍氢电池最初被用于空间技术,因为它们的电池寿命长,能够承受许多充放电循环而不出现明显退化。然而,为了应对电池的 "电池记忆",额外的电池调节过程是必要的,因为如果每个周期没有完全充电和放电,电池会失去一部分容量。

锂离子电池是20年老站的一个受欢迎的升级。由于重量更轻,能源效率更高,只需要一个锂离子电池来取代两个镍氢电池,在能源和体积密度方面有了巨大的提升。新的电池也不容易受到电池记忆的影响,不需要进行调节。尽管如此,每种类型的电池仍然有其自身的缺点。锂离子电池对过充、过热和热失控的情况更加敏感。因此,电池测试是至关重要的,在太空中使用的任何电池都必须经过严格的测试,然后才能被证明可在太空中安全使用。

用于太空的电池与普通电池的区别

目前空间站上的锂离子电池是非常重的,其寿命比日常生活中使用的普通电池长得多。手机等普通电器中的普通可充电锂离子电池可持续约3至5年,或500至1000个完整的充电周期;电动汽车中使用的电池可持续8至10年和几千个充电周期;空间站上的电池被设计为可持续10年和6万个生命周期。电池的标准是太空中更高的标准。为满足这些要求,需要进行严格和全面的测试。

测试为太空制造的电池

由于电池通过化学反应释放能量,其运行的环境会影响其性能。由于太空的极端条件,电池需要在许多不同的条件下进行密集的测试,以便获得使用认证。

例如,电池需要在真空条件下进行测试。研究发现,对电池过度充电并没有导致热失控,而外部短路测试却导致了热失控。这些结果与在环境压力环境下进行的相同测试完全相反。电池也经常被置于滥用测试之下,以了解最坏的情况,以及避免这些情况和正确管理电池的必要步骤。

此外,根据任务的需要,电池需要在地球上没有遇到的情况下发挥作用。例如,有些任务要求电池在-20至-100℃的极端低温下工作。温度极大地影响了充电和放电的速度,因此,必须确定电池能够在这些温度下工作。

与任何电池一样,过热和过度充电是巨大的安全问题。适当的电池管理系统和[电池测试设备] 为了确保电池的安全性和稳定性,必须使用精确的测试设备,尤其是在风险很大的太空中。在这些情况下,精确和可靠的测试设备是至关重要的。

地球上的空间技术

虽然在太空中使用的重型电池在地球上很少需要,但太空技术的创新具有涓滴效应,最终能够在日常生活中使用,而我们甚至没有意识到它的起源。现在常见于手机、单反相机和其他便携式设备中的相机可以追溯到美国国家航空航天局的科学家埃里克-福萨姆,他为星际任务小型化相机的工作使手机拥有高质量的相机成为可能。

因此,任何来自空间技术和所用电池研究的创新,有朝一日都可以帮助和惠及大众,改善我们在日常生活中使用的电池和电器。

总结

在电池测试层面的持续改进和创新对于电池的研究和开发也是至关重要的。当测试设备能够跟上材料研究和动态充放电曲线,以模拟电器和技术如何使用电池时,就可以做出更好的预测和评估。如果重型[空间的电池技术] . 有朝一日被纳入日常技术,商业电池测试设备应该能够满足这一需求。

发布在

阿尔滨团队

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