30、电池性能与寿命的关键因素解析

电池性能与寿命的关键因素解析

1. 电池能量优势与基本概念

氢气（H₂）或甲醇的使用相较于一次电池和可充电电池，能使能量提升至原来的10倍。电池的容量受温度、放电速率、充电速率和充电控制方法的影响，同时也取决于两个电极中活性物质的相对含量。具有限制容量的电极决定了哪个电极的活性物质会首先耗尽。

能量是电压和电流随时间的积分。一般来说，可通过平均电压、平均电流和时间的乘积来估算电池的能量。

2. 比能量和能量密度

对于航天器工程师而言，比能量（SE）和能量密度（ED）是重要的指标。比能量是指电池或电池单元每单位重量的总能量，能量密度是指电池或电池单元每单位体积的总能量。这些参数使工程师能够预估特定电池化学体系的性能。

通常，一次电池在这两个参数上都高于可充电电池。例如，锂 - 亚硫酰氯一次电池的理论比能量为1471 Wh/kg，而锂 - 钴氧化物电池的理论比能量为656 Wh/kg。实际比能量和能量密度预计为理论值的20 - 30%。锂 - 亚硫酰氯电池已证明其比能量可达300 - 600 Wh/kg（取决于速率），而锂 - 钴氧化物电池的比能量为100 - 120 Wh/kg。

以下是主要电池类型的技术参数表：
|电池系统|阳极|阴极|标称电池电压 (V)|比能量 (Wh/kg)|能量密度 (Wh/l)|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 一次电池 | | | | | |
|LeClanche|Zn|MnO₂|1.5|85|165|
|Alkaline - MnO₂|Zn|