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长续航力电池技术面临哪些独特挑战?

更新时间  2021-11-05 23:24 阅读
本文摘要:长寿命(Long-life)电池的准确自由选择,即使在非常低的静电状态,其重要性都远过对基本电流-和-时间(Current-and-time)电池容量的分析。 对长寿嵌入式应用的兴趣快速增长的状况就如同远程数据纪录或电表带给的无穷工程问题:我们如何驱动或为这些设备电池?这些一般来说在险恶环境下工作的设备,在一个小电池供电且鲜少受到注目的状态下,须要工作10、20甚至更加多年。

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长寿命(Long-life)电池的准确自由选择,即使在非常低的静电状态,其重要性都远过对基本电流-和-时间(Current-and-time)电池容量的分析。  对长寿嵌入式应用的兴趣快速增长的状况就如同远程数据纪录或电表带给的无穷工程问题:我们如何驱动或为这些设备电池?这些一般来说在险恶环境下工作的设备,在一个小电池供电且鲜少受到注目的状态下,须要工作10、20甚至更加多年。  对于只拒绝能持续工作几年、生命周期较短的设备,其电池决策分析从消耗电流的基本分析开始,如电池各种频率,以及营运模式与电池容量(mA/hour)的较为,如此可以获得非常简单,谓之的应用于与操作者周期,但这并会太难,最少可以在最坏的情况下原作一个下限。

然而,当设备必须运作10年或更长时,阻抗电流的基本电子分析和电力的容量都只是个小小的影响因素,诸如自放电、化学变质和外壳生锈都将沦为主要问题。  当我写刊出在航天与国防技术(AerospaceDefenseTechnology)的设计和生产一个几十年的电池(DesigningandFabricatingaMultiple-DecadeBattery)文章时,导致为什么我会对电池寿命很奇怪的原因。

本文详尽讲解基于放射性裂变的热电产生器(Thermoelectricgenerator,TEG),在理论上可以运营150年,该架构用于我以前根本没看完的一个两步骤过程,一为裂变产生光;接下来则是利用太阳能电池产生电力。作者在文章似乎这样的方式效率较低,惜文中未所列清楚切换效率数字,但我猜测是在大于5%的范围内。

  这个看起来非常简单的符号背后所指的是电化学,甚至放射性起到的简单世界。  热电产生器利用放射性裂变电池的方式已顺利用于10多年,尤其是太阳辐射大于的宇宙飞船。这些热电产生器是用于一个基于单级切换处置放射性裂变的热能,而不是二分法(Two-stepProcess)的光子,与塞贝克连接点(Seebeck-junction)热电偶从波动热量产生的电力。

  这样的方式为1977年公开发表的Voyager1号与2号机获取电力,这两辆宇宙飞船目前仍在太空旅行并持续传送数据返地球,即使他们已跨过太阳系的模糊不清边界转入另一个外层空间(Exospace)。(编成按:本文作者提及的宇宙飞船原文是由StephenJ.Pyne写的Voyager:seekingnewerworldsinthethirdgreatageofdiscovery一书喔~)有一些利用热电偶从引擎捕猎余热工作也正在展开,但这些研究该如何变成实际(成本、可靠度、尺寸与效率)目前仍还不确切。  当然!理论上你可以根据所须要用于的时间,利用用于更好的磁芯材料,制作一个以裂变为基础的电池,但问题是,设备多长时间必须睡觉,以及在电子好转或分崩离析前,电子将如何持续运作在应用程序中,这都与放射性裂变机制的本身牵涉到。

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但是如果电池不合乎过去100多年来的市场需求,今天将会有人环绕着在当下去谴责这些工作。  我也写其他关于宽续航力电池的两篇文章,其中一篇高科技电池自由选择适合的电池(ChoosingtheRightBatteriesforHigh-TechBatteries),是来自美国国家航空暨太空总署技术摘要(NASATechBriefs)侧重各种化学物质的属性,特别是在是许多有意思的锂电池家族的变种,这篇文章用一句话来说就是:很简单。当你必须10几年、甚至在很非常低的电流或较低速率脉冲循环下用于电池,不会必须分析许多因素,例如自放电和温度额定值,此外,mA-Hr容量也沦为众多考虑到的参数之一。

  虽然上述文章的作者是名门自一间著名的电池厂商(Tadiran),且也许观点有些偏差,我宁愿理会确实在该领域已研发出有产品的某些人士的研究纪录,以及产品错综复杂的生产及生产问题,而某种程度是一个学术专家。(编成按:作者的意思白话的说道就是他不过于信任纸上谈兵的专家的论点啦)同一家电池供货商也有部分篇为你的无线传感器供电40年(PowerYourWirelessSensorsfor40Years)的文章,这篇短文和前面提及的文章有部分重迭,不过也减少了一些新的信息。  你不会牵涉到要求宽续航力电池的自由选择吗?你如何评估在简单操作者周期电池所需的基本电力容量?你又如何要求宽续航力电池的外型与化学材料不会是不切实际的呢?。


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