《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 電源技術(shù) > 業(yè)界動態(tài) > 長續(xù)航力電池技術(shù)將面臨哪些獨特挑戰(zhàn)

長續(xù)航力電池技術(shù)將面臨哪些獨特挑戰(zhàn)

2015-08-18

  長壽命(Long-life)電池的正確選擇,,即使在非常低的放電狀態(tài),其重要性都遠過對基本電流-和-時間(Current-and-time)電池容量的分析,。

  對長壽嵌入式應(yīng)用的興趣增長的狀況就如同遠程數(shù)據(jù)紀(jì)錄或電表帶來的無窮工程問題:我們?nèi)绾悟?qū)動或為這些設(shè)備充電,?這些通常在惡劣環(huán)境下工作的設(shè)備,在一個小電池供電且不常受到關(guān)注的狀態(tài)下,,需工作10,、20甚至更多年。

  對于只要求能持續(xù)工作幾年、生命周期較短的設(shè)備,,其電池決策分析從耗用電流的基本分析開始,,如電池各種占空比,以及營運模式與電池容量(mA/hour)的 比較,,如此可以得到相當(dāng)復(fù)雜,,雜的應(yīng)用與操作周期,但這并不會太難,,至少可以在最壞的情況下設(shè)定一個上限,。然而,當(dāng)設(shè)備需要運作10年或更長時,,負載電流 的基本電子分析和電力的容量都只是個小小的影響因素,,諸如自放電、化學(xué)變質(zhì)和外殼腐蝕都將成為主要問題,。

  當(dāng)我讀到刊登在航天與國防技術(shù)(Aerospace & Defense Technology)的“設(shè)計和制造一個幾十年的電池(Designing and Fabricating a Multiple-Decade Battery)”文章時,,造成為什么我會對電池壽命很好奇的原因。本文詳細介紹基于放射性衰變的熱電產(chǎn)生器(Thermoelectric generator,,TEG),,在理論上可以運行150年,該架構(gòu)使用我以前從來沒有看過的一個兩步驟過程,,一為衰變產(chǎn)生光,;接下來則是利用太陽能電池產(chǎn) 生電力。作者在文章暗示這樣的方式效率較低,,可惜文中并未列出確切轉(zhuǎn)換效率數(shù)字,,但我懷疑是在小于5%的范圍內(nèi)。

011.jpg

  這個看似簡單的符號背后所指的是電化學(xué),,甚至放射性作用的復(fù)雜世界,。

  熱電產(chǎn)生器透過放射性衰變充電的方式已成功使用10多年,特別是太陽輻射最小的宇宙飛船,。這些熱電產(chǎn)生器是使用一個基于單級轉(zhuǎn)換處理放射性衰變的熱能,,而不是 二分法(Two-step Process)的光子,與塞貝克連接點(Seebeck-junction)熱電偶從衰減熱量產(chǎn)生的電力,。

  這樣的方式為1977年發(fā)表的Voyager 1號與2號機提供電力,,這兩輛宇宙飛船目前仍在太空旅行并持續(xù)傳送數(shù)據(jù)回地球,即使他們已越過太陽系的模糊邊界進入另一個外層空間(Exospace),。(編按:本文作者提到的宇宙飛船出處是由Stephen J. Pyne所寫的Voyager: seeking newer worlds in the third great age of discovery一書喔~)有一些利用熱電偶從引擎捕捉余熱工作也正在進行,,但這些研究該如何變?yōu)閷嶋H(成本、可靠度,、尺寸與效率)目前仍還不清楚,。

  當(dāng)然,!理論上你可以根據(jù)所需使用的時間,透過使用更多的磁芯材料,,制作一個以衰變?yōu)榛A(chǔ)的電池,,但問題是,設(shè)備多長時間需要休息,,以及在電子惡化或分崩離析前,,電子將如何持續(xù)運作在應(yīng)用程序中,這都與放射性衰變機制的本身無關(guān),。但是如果電池不符合過去100多年來的需求,,今天將不會有人環(huán)繞在當(dāng)下去指責(zé)這些 工作。

  我也讀到其他關(guān)于長續(xù)航力電池的兩篇文章,,其中一篇高科技電池選擇合適的電池(Choosing the Right Batteries for High-Tech Batteries),,是來自美國國家航空暨太空總署技術(shù)簡報(NASA Tech Briefs)著眼于各種化學(xué)物質(zhì)的屬性,尤其是許多有趣的鋰電池家族的變種,,這篇文章用一句話來說就是:很復(fù)雜,。當(dāng)你需要10幾年、甚至在很非常低的電流或低速率脈沖循環(huán)下使用電池,,會需要分析許多因素,,例如自放電和溫度額定值,此外,,mA-Hr容量也成為眾多考慮的參數(shù)之一,。

  雖然上述文章的作者是出身自一間知名的電池廠商(Tadiran),且或許觀點有些偏差,,我寧愿聽從真正在該領(lǐng)域已開發(fā)出產(chǎn)品的某些人士的研究紀(jì)錄,,以及產(chǎn) 品微妙的制造及生產(chǎn)問題,而不僅僅是一個學(xué)術(shù)專家,。(編按:作者的意思白話的說就是…他不太信任紙上談兵的專家的論點啦…)同一家電池供貨商也有一小篇 “為你的無線傳感器供電40年(Power Your Wireless Sensors for 40 Years)”的文章,,這篇短文和前面提到的文章有部分重迭,不過也增加了一些新的信息,。

  你會涉及決定長續(xù)航力電池的選擇嗎,?你如何評估在復(fù)雜操作周期電池所需的基本電力容量?你又如何決定長續(xù)航力電池的外型與化學(xué)材料會是可行的呢,?


本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點,。轉(zhuǎn)載的所有的文章,、圖片、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有,。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認版權(quán)者,。如涉及作品內(nèi)容,、版權(quán)和其它問題,請及時通過電子郵件或電話通知我們,,以便迅速采取適當(dāng)措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟損失,。聯(lián)系電話:010-82306118,;郵箱:[email protected]