含铝锂合金丁羟推进剂的能量性能研究

依据最小自由能原理，采用固体推进剂能量特性计算程序计算了标准条件下含铝锂(Al-Li)合金丁羟(HTPB)推进剂的能量性能，研究了不同Li含量的Al-Li合金粉对HTPB推进剂比冲、密度、密度比冲及特征速度的影响；并采用爆热、爆热残渣粒度分布以及活性铝含量验证了Al-2.5Li(Li质量含量为2.5%)合金粉对HTPB推进剂能量特性的影响。理论计算结果表明，采用纯Li取代Al粉，HTPB推进剂的标准理论比冲最大可增加58.11 N·s/kg;当以Al-Li合金的形式取代Al粉时，不同Li含量的Al-Li合金对HTPB推进剂配方的能量性能参数影响不同，标准理论比冲以及特征速度呈现增加的趋势，密度以及密度比冲呈现降低的趋势；当以Al-20Li合金替代Al粉时，HTPB推进剂配方的标准理论比冲最大可提高39.10 N·s/kg。爆热试验结果表明，含Al-2.5Li合金粉HTPB推进剂的爆热略高于Al粉配方，燃烧残渣粒度d₄₃低于对照配方；含Al-2.5Li合金粉HTPB推进剂燃烧残渣活性铝含量低于对照配方。     

火星探测器锂氟化碳电池热特性测量方法

锂氟化碳电池是新一代轻质化电池,比能量高且安全可靠,是火星探测器储能电源一次电池的佳选。但其放电过程反应热大,热效应非常明显,故须对其关键热特性参数如比热容和发热量进行测量研究。文章采用ARC(accelerating rate calorimeter)测量方法对锂氟化碳软包电池热特性进行测量,获得了电池的比热容及不同荷电态下的放电发热量,误差在工程允许范围内。研究结果可为深空探测器锂氟化碳电池的应用提供参考,并可推广至后续深空领域高能量比一次电池的工程化应用。     

花状SnS2微球用作高效锂空气电池催化剂的研究

因超高的理论能量密度,锂空气电池在航空航天、电动汽车等领域展示了广阔的应用前景,但其目前的性能仍与实际使用需求有较大的差距。本文旨在开发具有双功能催化作用的正极催化剂以提升锂空气电池的性能。采用简易的一步溶剂热法成功制备了花状结构的SnS_2微球,并首次探究了其作为可充锂空气电池正极催化剂的应用前景。结果表明:所制备的花状SnS_2微球对锂空气电池的正极过程具有优异的催化性能,大大改善了以其为催化剂的锂空气电池的综合性能,证明SnS_2是一种有潜力的、值得深入研究的锂空气电池用催化剂材料。     

科技成果

<正>锂硫电池技术取得突破据物理学家组织网2015年1月13日报道,加拿大滑铁卢大学的科学家宣称在锂硫(Li-S)电池技术上取得了一项重大突破,借助一种超薄纳米材料,开发出一种更加经久耐用的硫阴极。该技术有望制造出重量更轻、性能更好、价格更便宜的电动汽车电池。相关论文发表在《自然·通讯》杂志上。理论上,同样重量的锂硫电池不但能够为电动汽车提供3倍于目前普通锂离子电池的续航时间,还会比锂     

锂氟化碳电池对火星探测任务工况适应性研究

锂氟化碳电池在固体正极体系一次电池中拥有最高的理论比能量(约2180 W·h·kg-1),特别适合对载荷质量要求苛刻的深空探测任务.我国首个火星探测器"天问一号"在其着陆巡视器内部使用了一组锂氟化碳电池用于完成进入—下降—着陆段的供电任务.文章提炼锂氟化碳电池与深空探测应用密切相关的4项基本特性,根据火星探测任务的特点...     

防空导弹电源展望

综述国内外防空导弹化学电源的现状和今后的发展趋势.对国外现有几种防空导弹化学电源的优缺点作了比较.研究和分析表明,未来的国外防空导弹化学电源将向锂系热电池方向发展.指出在目前与国外先进水平尚有不少差距,而国内人力、财力均不足的情况下,我国发展化学电源技术应采取“有限目标、突出重点”的方针,以及统一规划,适当竞争.根据现有技术和设备条件,我国应以锂系热电池作为发展化学电源技术的主攻方向.     

锂系热电池电化学体系性能比较

对不同电解质和正负极材料的锂系热电池电化学体系性能进行了比较。研究发现:三元全锂电解质(LiF-LiCl-LiBr)因离子电导率高,在工作温度超过450℃时放电性能明显优于其他电解质;CoS2内阻低,放电电压精度和实际利用率均优于FeS2;LiB合金理论电容量高、电极电位低,利用率可大于90%,远高于LiSi合金。     

用于导弹／飞机的热电池使用寿命延长数小时

Nothrop Grumman (NG)公司首创了一种热电池新体系，该体系热电池功率大，能量密度高，使用寿命能够达到数小时。NG公司对有效寿命为3h的大型声纳浮标热电池进行了论证，并正努力将其寿命延长到4h。NG公司认为，该热电池技术是导弹和飞行器的理想电源，因为导弹和飞行器对重量和体积要求非常来格。最后，NG公司对一个重28.5lb，额定电压28V，容量28Ah的热电池进行了测试。设计该电池的目的是为了验证大型热电池作为导弹主电源的可能性。本文将论述NG公司设计的热电池的特征及其计算机设计能力，并介绍这些大型长寿命（几小时）热电池的性能，以验证将其机载到飞行器上的可能性。     

锂离子电池用PMMA凝胶/LLZT复合电解质的原位制备

固态电池具有高能量密度和高安全性等潜力,是未来航天器电源的重要解决方案。本文利用原位聚合方法,制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)凝胶/Li_(6.5)La_3Zr_(1.5)Ta_(0.5)O_(12)(LLZT)复合电解质。通过选择与陶瓷相润湿性好的甲基丙烯酸甲酯单体(MMA)进行原位聚合,改善了电解质内部陶瓷与凝胶的两相界面。室温下,此复合电解质具有6.6×10~(-4)S·cm~(-1)的离子导电率。进一步采用原位聚合法,制备了Li/复合电解质/Li对称电池。与非原位方法相比,原位聚合将电解质与金属锂的界面比电阻从1 572Ω·cm~2降至367Ω·cm~2,对称电池在0.085 mA·cm~(-2)下能够稳定循环400圈,显示出良好的循环稳定性。     

球磨时间对Fe_2O_3/Al纳米复合材料性能的影响

采用高能球磨法制备了Fe2O3/Al纳米复合粉末,并利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)以及热分析仪(TGA/DSC)等分析测试手段,系统研究了球磨时间对复合粉末相结构、组织形貌以及热性能的影响。结果表明,随着球磨时间的增加,微米Fe2O3团聚体逐渐进入Al颗粒中,呈均匀弥散分布,且Al晶粒尺寸不断细化。当球磨时间为20 h时,Al粉已均匀分布到微米Fe2O3颗粒表面,球磨引起的晶粒长大与晶粒尺寸减小处于动态平衡,此时铝热反应热焓达到最高。球磨时间大于20 h时,所制备得到的复合粉末热焓反而降低,且易团聚。     

延长热电池寿命的途径探讨

从防空导弹地面电源－－热电池的热设计和工艺角度出发，分析影响电池工作寿命的因素，提出延长电池工作寿命的三条途径：合理控制热电池的内部热量；提高加热片的均匀性；合理选择外保温材料。实践证明，这些途径是可行的。     

水蒸气气氛下铝锂合金反应特性及动力学分析

金属铝具有高的能量密度,为了研究铝的反应活化机制,利用热天平分别研究锂质量含量为0%、1%、2%、5%、10%、20%的铝样品在水蒸气气氛下的反应特性,采用单曲线积分法计算了铝、铝锂合金(锂质量分数分别为10%和20%)与水反应的动力学参数,并对铝锂合金与水蒸气的产物做XRD测试。结果表明,锂含量增大,样品最终增重也会提高;着火温度随锂含量增加而降低,当锂含量超过5%后,着火温度变化不大,约为380℃。通过以上实验计算得出,锂的添加降低了整体反应的表观活化能,促进了铝样品与水的反应。     

东方红四号卫星平台锂离子蓄电池在轨应用分析

在东方红四号卫星平台上应用锂离子电池替代传统氢镍电池,能显著减小供配电分系统的质量和体积,提高卫星平台能力。锂离子电池工作特性与氢镍电池差异较大,针对锂离子电池在东方红四号平台某卫星上首次应用,为降低应用风险,满足在轨使用要求,文章对电池热控设计、电源在轨充放电管理和均衡策略进行分析,利用SLIM(SAFT Li-ion Model)软件对锂离子电池在轨电压输出特性进行仿真,提出适应锂离子电池应用的热控措施、充放电管理方式和线性均衡管理策略,并利用某卫星在轨数据进行验证,满足了在轨使用要求,证明该锂离子电池应用方案可以在后续东方红四号卫星平台推广应用。     

基于多尺度的空间锂离子蓄电池单体电-热耦合模型

针对高比能兼顾高功率的锂离子电池,高电极载量、高压实、低电导等特性会显著增加电池大倍率放电的产热和内部温差,传统的热试验方法无法获取电池内部温度分布。将传统热试验与仿真相结合,以能量功率兼顾型空间锂离子蓄电池单体为研究对象,建立了一维电化学与三维热双向耦合模型,获取了电池在绝热环境下不同倍率放电的电压、温度和发热功率变化,仿真结果与实验值吻合度高,分析得到单体电池大倍率放电的本征热安全区间为0～75%放电深度(DOD)。同时,计算发现随着放电倍率的增加,放电结束时电池温度最高区域由电芯内部中心位置逐渐变成正极极柱,最大温差逐渐增大,3 C时达到0.82℃。假设增加底面恒温散热,3 C放电结束的最大温差高达11.18℃。本文建立的模型不仅适用于空间锂离子蓄电池单体的研发,还适用于电池组的热仿真设计。     

某上面级银锌电池热控设计

对某上面级供电系统采用的5块单体数量、放电电流均存在差异的银锌电池进行热控设计,以保证其工作参数稳定。首先用真空绝热量热法获得了1块典型电池的热容量及其不同放电电流下的热功耗变化规律;然后,测量过程中采取有效的漏热控制措施并精确测量系统的实际漏热量,以确定系统漏热对测量精度的影响;最终在测量分析的基础上,采用不同红外发射率的热控涂层进行组合的方式实现了上面级电池的热控设计。遥测数据表明上述热控设计下各电池温度处于常温温区,热控效果均满足要求。     

Preparation, microstructure and hydrolysis performance of highly active AI-Li alloys

研究了机械球磨法制备的铝锂合金微观结构与水解性能,考察了金属锂含量和其他金属掺杂的影响,并探讨了相关的改善机制及水解机理.结果表明,增加锂含量和其他金属(X:Bi,Sn,Ga和In)掺杂,可明显改善铝合金的水解性能.通过XRD、SEM和水解测试等实验分析,增加锂含量的作用在于:在球磨过程中减小合金粉颗粒尺寸；金属锂水解释放大量的热量和碱性物质LiOH改善铝的水解动力学.其次,掺杂金属X与金属锂形成金属间化合物LiX,LiX与AIX在水中易形成双重腐蚀电池,促进了金属铝的水解动力学.     

镁硫电池硫硒化合物正极材料的研究

镁硫电池是较具发展潜力的新型电池,其与锂硫电池相比具有体积能量密度高、安全性好的优点,在航空航天领域具有良好的应用前景。作为正极材料,硫理论比容量高、价格便宜,但导电性能不佳;硒导电性好,但理论比容量较低、价格较贵。制备了兼具两者优点的硫硒化合物(硫硒摩尔比分别为15∶1、1∶1、1∶15),并与微孔碳复合,发现硫硒比为1∶1的硫硒化合物/微孔碳复合正极材料SSe/C表现出最高的循环比容量,在50 mA·g~(-1)电流密度下45次循环后仍然能具有400 mAh·g~(-1)以上的比容量。因此,硫硒化合物是一种较具有潜力的镁硫电池正极材料。     

小型SAR卫星用双高特性锂离子电池技术

小型合成孔径雷达(SAR)卫星对储能电池系统提出了轻量化、大功率的要求,现有的SAR卫星用电池难以满足需求,急需开发高能量高功率的锂离子电池。采用兼具容量和功率性能的镍钴铝酸锂(LiNixCoyMnzO2, NCA)作为正极活性材料,高容量中间相炭微球(MCMB)作为负极活性材料,显著提升了电池体系的容量和比能量。通过设计极片的活性物质载量和电解液用量,保证了电池功率性能(≥10 C)的发挥;通过加大电极片面积和极柱尺寸,控制了大倍率放电时电池温升。研制了兼顾高比能和高功率的锂离子电池单体,额定容量20 Ah,1 C放电比能量达到180 Wh.kg^-1,且10 C放电容量相较1 C保持率96.24%,15 C下持续放电比功率超过2 000 W.kg^-1,可以满足下一代轻小型SAR卫星能源供电需求。     

热电池DEB粉中钙含量的测试工艺

研究与应用氧化亚氮—乙炔火焰原子吸收光谱法分析测试热电池ＤＥＢ粉中的含钙量。并对热电池ＤＥＢ粉中的钙含量的测试方法、测试条件进行综合考虑。新工艺测试方法具有很好的灵敏度，干扰少，重现性好，准确度、精确度均能满足热电池研制工作的要求。测定样品含钙量相对标准偏差均小于０５％。标准加入回收率均在９８％～１０２％范围内。适用于热电池ＤＥＢ粉中的含钙量的控制分析和样品系统分析。该分析测试方法属一种先进的仪器分析测试方法。     

Al_2O_3纤维在空间充气式气动阻尼结构中的应用

文章分析了空间充气式气动阻尼结构(IADS)柔性热防护系统(TPS)的性能、特点和结构,及Al2O3纤维的性能,通过介绍美国充气式气球伞、充气式回收飞行器、充气阻尼式再入飞行器的TPS,对Al2O3纤维在IADS中的应用前景进行了展望。