中心議題：
高能量鋰電池介紹
高能量鋰電池的用途與缺點
解決方案：
貯備電池和熱電池
旋轉(zhuǎn)激活電池
高能量鋰金屬" title="鋰金屬">鋰金屬氧化物電池
認識到電池技術(shù)的局限將最終導(dǎo)致新產(chǎn)品開發(fā)的瓶頸,，美國國防部最近確認了對新一代高能量、長壽命電池的迫切需求,。通過對理想電源管理解決方案的研究,，Tadiran公司的科學(xué)家開發(fā)出了TLM系列電池，這是一系列高能量的鋰金屬氧化物電池,，目前使用在各種各樣的軍事和航空航天應(yīng)用之中,。這種新一代的高能量鋰電池因其性能屬性而引起了軍事/航空航天設(shè)計工程師們的極大興趣，比如超長的貯存期,、高速率" title="高速率">高速率電能,、瞬間激活以及在極限環(huán)境條件下較高的生存性。
下面將簡要描述在軍事/航空航天應(yīng)用中常用的電池化學(xué)機制,。
貯備電池和熱電池
貯備電池包含了范圍很廣的化學(xué)物質(zhì),，包括鉛酸" title="鉛酸">鉛酸、銀-鋅和鋰亞硫酰氯,。在所有貯備電池中,，電解質(zhì)與其他有效成分分開存儲并保持著其惰性，直到有煙火裝置被用于啟動化學(xué)反應(yīng),。
熱電池是最受歡迎的貯備電池類型，它使用金屬鹽電解質(zhì),，而后者在固態(tài)和環(huán)境溫度下呈惰性,，且不導(dǎo)電。這種電池由爆竹激活,，后者會帶來煙火充電,，導(dǎo)致電解質(zhì)在400～700℃的溫度范圍內(nèi)繼續(xù)融化，從而使電池達到最佳的導(dǎo)電性,。一旦激活,，熱電池就會在相對較短的時間內(nèi)釋放出高速率的電能，提供從幾瓦到幾千瓦的連續(xù)電流,，電流的大小取決于電池的大小和化學(xué)機制,。
圖1鋰金屬氧化物電池的內(nèi)部視圖
熱電池提供了某些優(yōu)勢，包括耐久性,、安全性,、可靠性和較長的貯存期,。不過，這種類型的電池也具有固有的局限性,，因為貯備/熱電池不能在電池未完全耗盡的情況下進行測試,，而且電池的激活要推遲到化學(xué)反應(yīng)開始的時刻。
另一項主要缺點是,，熱電池一定是體積相對較大的,，需要采用保溫層來保持熱量以便激活的電解質(zhì)能夠保持融解，并保護周圍零件不受熱損傷,。熱電池是專門為一次性應(yīng)用而設(shè)計的,。
銀鋅電池
銀鋅電池" title="銀鋅電池">銀鋅電池的設(shè)計更復(fù)雜，制造成本更高,，需要燃氣發(fā)生器,、管狀電解質(zhì)貯存器、歧管,、電池塊,、排氣口和加熱系統(tǒng)。因此,，銀鋅電池需要更長的生產(chǎn)交付周期,，而且因為它的能量密度" title="能量密度">能量密度低（260Wh/L），所以會帶來性能限制,。
旋轉(zhuǎn)激活電池
旋轉(zhuǎn)激活電池通常用于引信和某些船舶應(yīng)用,，它將電解質(zhì)存儲在小瓶或囊狀物中，當自動推進武器啟動后,，小瓶或囊狀物被割開,，旋轉(zhuǎn)外殼的離心力會將電解質(zhì)分散到整個電池組中。旋轉(zhuǎn)激活電池是專門為一次性應(yīng)用而設(shè)計的,。
使用鋰亞硫酰氯化學(xué)物質(zhì)生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)激活電池現(xiàn)在被用于給子雷和通信干擾機供電,，后者采用配備有降落傘的炮彈來推進以確保軟著陸。
旋轉(zhuǎn)激活電池也被部署在多功能火炮引信（Multi-OptionFusesforArtillery,，MOFA）應(yīng)用中,，包括105和155mm的爆炸式火炮射彈。為尋求一種標準化的解決方案,，美國國防部最近決定使用鋰氧化物/鹵化物電池代替鉛酸或熱電池,，為最新一代的MOFA供電。如果這些MOFA裝置采用大功率鋰金屬氧化物電池供電,，而不是鋰氧化物/鹵化物化學(xué)機制,，就可以實現(xiàn)顯著的性能優(yōu)勢，包括容量增大7倍（200mAh和30mAh），電流增大超過10倍（達到3.5A,，之前為325mA）,，電壓將更穩(wěn)定，而激活速度將更快（可以瞬時激活,，而之前為100ms的延遲量）,。
圖2軍事/航空航天電池必須提供高速率電能、瞬間激活以及在極限環(huán)境條件下較高的生存性
鋰二氧化硫
鋰二氧化硫（LiSO2）電池幾乎僅用于軍事/航空航天應(yīng)用,，主要涉及到移動通信設(shè)備和背負式電臺,。這些電池的使用壽命有限，而能量密度則不到鋰亞硫酰氯電池的一半,。在那些需要連續(xù)數(shù)小時的高速率電能的應(yīng)用中,，LiSO2電池將提供最佳的性能。
可充電軍事電池
由于移動的需要,，軍事應(yīng)用主要依賴于一次電池,，但可充電電池" title="可充電電池">可充電電池也被部署在各式各樣的戰(zhàn)場應(yīng)用之中，比如背負式電臺和探測器,。使用可充電電池的缺點包括需要獲取電能,，并且需要合適的充電時間。
近些年,，可充電電池技術(shù)取得了顯著的進展,。最早的密封式鉛酸可充電電池使用壽命相對較短、容量較低且重量過于沉重,，而新一代的NiCd,、NiMH和鋰離子電池則提供了更大的容量、更輕的重量以及更長的工作壽命,?？沙潆婋姵丶夹g(shù)繼續(xù)發(fā)展，引入了適用于低溫應(yīng)用的可充電電池,，而LiNiCoAl,、LiFePO和LiNiMnCo等化學(xué)物質(zhì)則提供了更高的能量密度和更好的安全性。
高能量鋰金屬氧化物電池
最近,，Tadiran推行了TLM軍工級高能量鋰金屬氧化物電池,，它使用COTS技術(shù)來提供大電流脈沖和高速率電能,，而且具有長達20年的保存期限,，因為在室溫下它每年的自放電速率小于1%。這些電池目前有3種標準的圓柱形規(guī)格（AA尺寸,，CR-2尺寸和20mm長度）,，另外AAA尺寸（10mm）的電池也即將問世。這種高能量電池也可以很容易地配置成電池組，以滿足客戶的特定需求,；因為它們使用COTS部件,，所以產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)周期都可以實現(xiàn)快速調(diào)整，從而節(jié)省大量成本,。
鋰金屬氧化物電池能提供多達2Wh的電能,，具有4V的額定電壓，135～500mAh的放電容量,，能夠處理5A的連續(xù)脈沖和最高15A的大電流脈沖,。這些電池采用基于碳的陽極結(jié)構(gòu)，多金屬氧化物陰極,，有機電解質(zhì)和關(guān)閉隔離板,，以提高安全性。這些電池還具有極低的自放電,，很寬的工作溫度范圍（40～85℃）,，其震動、沖擊,、溫度沖擊,、鹽霧、高度,、加速度（50000gn）和旋轉(zhuǎn)（30000rpm）性能遵從美軍標810G,。這些電池的擠壓、碰撞,、針刺,、加熱、過充電和短路性能也遵從UN1642和IEC60086標準,，可以作為安全貨物來運輸,。
高能量鋰金屬氧化物電池不會像熱電池那樣在內(nèi)部產(chǎn)生很高的溫度，因此不需要隔熱層,，從而顯著縮減了尺寸,、重量和成本，特別是與銀鋅電池相比,，后者需要爆竹,，燃氣發(fā)生器和外部加熱元件。
與熱/貯備電池和旋轉(zhuǎn)激活電池不同,，高能量鋰金屬氧化物電池支持瞬間激活,，不需要爆竹或燃氣發(fā)生器。這些電池也可以進行定期測試,，以確保系統(tǒng)準備就緒,，從而減少了導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)中“啞彈”的數(shù)量,。這些電池的電量可以間歇性地獲取，所以它們不限于一次性應(yīng)用,。