電子發(fā)燒友網報道（文/黃山明）1884年，一位法國工程師Charles Renard發(fā)明了鋅-氯液態(tài)電池，用作軍用飛艇“La France”的動力源。這是儲能電池在航空領域的早期嘗試，盡管該電池整體重量435kg，占飛艇總重的35%，存在重量龐大、效率低下等問題，但為后續(xù)儲能電池在航空領域的發(fā)展奠定了一定基礎。

到了1973年，美國航空航天局（NASA）開始對液流電池進行研究，用于月球基地的太陽能儲電系統。1974年，NASA科學家L.H.Thaller以FeCl?和CrCl?作為正負極活性物質構建了全球第一款具有實際意義的液流電池模型。此后，液流電池技術不斷發(fā)展，但主要集中在太空探索等航空相關的研究領域。

近年來，隨著電動航空的興起，對儲能電池的需求和要求不斷提高。2024年6月，美國電力推進系統開發(fā)商MagniX公布了其為航空應用生產一系列新型Samson電池的計劃，預計將提供300Wh/kg的能量密度，使用壽命超過1000次全深度放電循環(huán)。

過去NASA曾長期使用鎳氫電池（NiH2），因其壽命長、穩(wěn)定性好而適合太空環(huán)境。然而，隨著技術進步，鋰離子電池也在逐步被應用于太空任務中，盡管其面臨著更高的安全和技術挑戰(zhàn)。

由于鋰電池的比能量高達125wh/kg，遠遠高于目前應用的鎳氫電池60wh/kg的比能量，對于一顆20kw功率的高軌道衛(wèi)星，采用鋰電池組代替氫鎳電池組，電池組的重量可以節(jié)約300kg以上。

因此，歐空局（ESA）從1996年就開始評估鋰離子電池在STENTOR高軌衛(wèi)星平臺，上應用的可行性，2003年Astrium已完成了鋰電池在EUROSTAR3000平臺上應用的綜合評估；2004年3月發(fā)射的W3A衛(wèi)星是國際上第一顆采用鋰離子電池的高軌道衛(wèi)星，此后，Amazonas、Hotbird8、Skynet5A、Skynet5B、SyracusemA、SyracuseIB等高軌道衛(wèi)星均采用了鋰離子電池作為儲能電源。

太空中的儲能電池

由于太空的環(huán)境相比地表更加嚴苛，因此針對儲能電池的要求也會更高。其核心要求便是高能量密度與輕量化，而固態(tài)電池能夠適配衛(wèi)星和深空探測器長期能源需求。并且太空任務通常需要電池具有較長的使用壽命，因為維修或更換電池的成本非常高昂，甚至在某些情況下是不可能的。

同時，太空中溫度極端、處于真空環(huán)境，面臨輻射暴露，這些都需要解決。更重要的是，由于太空中的特殊環(huán)境，電池的安全性至關重要。

針對這些新型要求，目前有牛津大學研發(fā)的鋰硫電池實現?700Wh/kg?實驗室數據，重量較鋰離子電池降低?30%?，可用于低軌衛(wèi)星星座。而NASA新型電解液支持?-60°C-150°C?運行（如Artemis月球基地儲能系統），耐輻射設計保障深空任務可靠性。SpaceX Starlink衛(wèi)星則采用?超級電容+鋰電混合儲能?，支持瞬時大功率載荷供電。

中國電科第18研究所經過多年研究，攻克了鋰離子蓄電池應用于高軌衛(wèi)星的系列技術難題。研制的鋰離子蓄電池全充、全放循環(huán)壽命超過3000次，完全滿足高軌衛(wèi)星15年的壽命需要。該電池系統還具有長壽命、高可靠、輕量化、小型化等特點，適用于高軌衛(wèi)星。

同時，飛輪儲能技術在衛(wèi)星領域也有應用。例如，某央企集團與泓慧能源合作開發(fā)的單體5MW級飛輪儲能系統，可應用于航天電磁發(fā)射（衛(wèi)星等）領域。飛輪儲能技術具有高功率密度、長壽命、高可靠性等優(yōu)點，適用于需要快速充放電的場合。

小結

航空航天儲能電池正向?超高能量密度、極端環(huán)境適配、多能源混合?方向發(fā)展，固態(tài)電池與鋰硫技術成競爭焦點。2025年，民用電動航空與太空基建需求將驅動市場規(guī)模突破120億美元?，但安全認證與降本仍是產業(yè)化關鍵。????