認(rèn)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，美國特種部最近確認(rèn)了對新一代高能量、長壽命電池的急切需求。通過對理想電源管理處理方法的研究，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特種和特種航天使用之中。這種新一代的高能量鋰離子電池因其性能屬性而引起了特種/特種航天設(shè)計工程師們的極大興致，比如超長的貯存期、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。

下面將簡要描述在特種/特種航天使用中常用的電池化學(xué)機制。

貯備電池和熱電池貯備電池組含了范圍很廣的化學(xué)物質(zhì)，包括鉛酸、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)持續(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，供應(yīng)從幾瓦到幾千瓦的持續(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

熱電池供應(yīng)了某些優(yōu)點，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探測，而且電池的激活要推遲到化學(xué)反應(yīng)開始的時刻。

另一項重要缺點是，熱電池一定是體積相對較大的，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使用而設(shè)計的。

銀鋅電池銀鋅電池的設(shè)計更復(fù)雜，制造成本更高，要燃?xì)獍l(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，銀鋅電池要更長的加工交付周期，而且因為它的能量密度低（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使用，它將電解質(zhì)存儲在小瓶或囊狀物中，當(dāng)自動推進啟動后，小瓶或囊狀物被割開，旋轉(zhuǎn)外殼的離心力會將電解質(zhì)分散到整個電池包中。旋轉(zhuǎn)激活電池是專門為一次性使用而設(shè)計的。

使用鋰亞硫酰氯化學(xué)物質(zhì)加工的旋轉(zhuǎn)激活電池今朝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）使用中，包括105和155mm的爆炸式火炮射彈。為尋求一種標(biāo)準(zhǔn)化的處理方法，美國特種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。假如這些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)點，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）。

鋰二氧化硫鋰二氧化硫（LiSO2）電池幾乎僅用于特種/特種航天使用，重要涉及到移動通信設(shè)備和背負(fù)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。在那些要持續(xù)數(shù)小時的高速率電能的使用中，LiSO2電池將供應(yīng)最佳的性能。

可充電特種電池由于移動的要，特種使用重要依靠于一次電池，但可充電電池也被部署在各式各樣的戰(zhàn)場使用之中，比如背負(fù)式電臺和檢測器。使用可充電電池的缺點包括要獲取電能，并且要適宜的充電時間。

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和鋰離子電池則供應(yīng)了更大的容量、更輕的重量以及更長的工作壽命。可充電電池技術(shù)持續(xù)發(fā)展，引入了適用于低溫使用的可充電電池，而LiNiCoAl、LiFepO和LiNiMnCo等化學(xué)物質(zhì)則供應(yīng)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級高能量鋰金屬氧化物電池，它使用COTS技術(shù)來供應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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包，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)計和加工周期都可以實現(xiàn)快速調(diào)整，從而節(jié)省大量成本。

鋰金屬氧化物電池能供應(yīng)多達2Wh的電能，具有4V的額定電壓，135～500mAh的放電容量，能夠解決5A的持續(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)和封閉隔離板，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）性能遵從美特種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(biāo)準(zhǔn)，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)部萌生很高的溫度，因此不要隔熱層，從而顯著縮減了尺寸、重量和成本，特別是與銀鋅電池相比，后者要爆竹，燃?xì)獍l(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，不要爆竹或燃?xì)獍l(fā)生器。這些電池也可以進行定期探測，以確保系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒，從而減少了特種系統(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使用。