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高分多模卫星锂离子蓄电池长寿命影响因素

2021-07-02朱立颖乔明赵冰欣刘艳丽

航天器工程 2021年3期

朱立颖 乔明 赵冰欣 刘艳丽

(1 北京空间飞行器总体设计部,北京 100094) (2 中国空间技术研究院遥感卫星总体部,北京 100094)

锂离子蓄电池以其高比能量、高电压、低的自放电率和无记忆效应等一系列优点,已成为航天器新型的第三代高能贮能电源[1]。随着航天器的发展,对长寿命航天器提出了更高的要求,目前低轨道遥感卫星设计寿命已经由3年提升至5~8年,锂离子蓄电池的寿命已成为制约航天器长寿命的关键因素之一[2]。因此,为保障长寿命低轨卫星在轨正常工作,锂离子蓄电池长寿命制约因素分析对于锂离子蓄电池的设计和验证至关重要,制约因素的明确是优化锂离子产品设计的前提。

在民用领域,针对锂离子蓄电池失效模式已经开展了较多的工作。锂离子的失效主要包括性能失效和安全性失效[3-8]。空间锂离子蓄电池应用模式区别于民用,且无法实现在轨的更换,因此对空间锂离子蓄电池的安全性失效开展过大量的工作,来确保卫星的安全[9-10]。对于性能的失效随着卫星长寿命的需求,空间应用的锂离子蓄电池也在逐步开展试验研究工作,提升空间锂离子蓄电池的性能。

本文通对寿命试验末期失效的锂离子蓄电池开展失效因素分析,分析了制约蓄电池寿命的关键因素,包括正负极活性材料容量的衰减、极片性能的衰减、电解液的损耗、隔膜的失效。经试验研究表明:电极性能的衰减是蓄电池长期循环过程中影响蓄电池……

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