航空锂电池的原理及容量测试方法

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1、I程ENGINEERING航空锂电池的原理及容量测试方法AviationLi--ionBatteryPrinciplesandItsCapacityTest●任仁良王守坤／中国民航大学摘要：鉴于锂电池与传统的碱性或酸性电瓶的地面维护不同．本文在说明锂电池原理的基础上．论述了航空锂电池在地面充放电和容量检测的要求和方法，供维护人员参考。关键词：锂电池：安全运行i充电；放电；容量测试Keywords：Li—ionbaRery；safeoperation；charge；discharge；capacitytest4)某些国外飞机采用记忆合金接头用于导管

2、的安装和维修，可以改变导管的复杂程度。同时，记忆合金操作简单，工具较小，更适合狭小空间的安装，与传统的螺接接头相比，记忆合金接头由钛镍合金制造，重量更轻。5)为了便于更换并降低航线成本，左右机翼采用了统一的扰流板作动器，但却给液压系统、电气系统等的管路、电线布置带来困难。如果选用对称件，将为系统的布置提供较大便利。5nI筋空维傍与工程董国脚、，VAVIATIONMAINTENANCE&ENGINEERING6)应统筹考虑液压、结构、电气、飞控等系统的情况，以便更加合理地利用空间，应进行多轮迭代设计，以达到间隙的最大化。臣伍目参考文献[1】郦正能．

3、飞机部件与系统设计[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2006-5．[2]王占林．飞机高压液压能源系统[M】．北京：北京航空航天大学出版社，2004．【3]李艳军．飞机液压传动与控制[M]．北京：科学出版社，2009．[4]肖翔，夏雨冰，等．超薄翼型上液压系统布置的设计分析[J]．民用飞机设计与研究，2010(12)．作者简介夏鹤鸣，硕士，工程师，目前从事民用飞机液压系统的设计工作。表1不同正极材料的电池特性比较一。辑重翔雹泪■晤喇础嘎■Il墨ij}疆!雹词■●哪0Ⅱ●■-I；4i毒-j矾雹讯唧卫眦弛捌■单格额定电压(v)363538理论比容量

4、(Ah．kg。)273．8274．5148．2实际比容鞋(Ahkg‘)305070200

5、10—120比密度(g．cc。)5．14．84．3温发稳定一陀良一般优价格高中等低图1典型航空锂电池的保护电路框图觅‘乜器d，埘广——·卜——彳：“”。l肾l豇[]广]匿oooo+=@@o■■■■■_ll■■■■_O●●——9：@国囝—■■■●Il■■■●●o●●●：·一@§e●●●——一Il——●—-oo@·—兰◆@9@—__U／-·一@o国—一●eo●●__●_●Il-——●●@oo一。●固国@■●■■■●

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7、—●●■l@●o)争—+ooO—____一l

8、j-____00O兰一●●eO··一／U——一锂离产一7、一电解液镪离子一‘L电解液图2锂离子电池的充放电过程池的性能尚不及镉镍电池及锌银电池。3)锂离子电池均需过充放电和过温保护电路，防止电池被过充或过放电。过度充电和过度放电或超温，将对锂离子电池的正负极造成永久的损坏。4)由于锂金属稀有及锂电池的结构复杂而导致的生产成本较高。2锂电池的结构和工作原理2．1锂电池的结构锂电池的基本结构与镍镉电池相同，锂电池主要由正极、负极、能传导锂离子的电解质以及把正负极隔开的隔膜组成。但锂电池本身还需要过充放电和过温保护电路。正极：主要为锂离子嵌入化合物，如

9、锂钴氧化物(LiCoO：)、锂镍氧化物(LiNiO：)、锂锰氧化物(LiMn02)等。正极材料对锂电池的特性有着重要影响，表l为不同正极材料的电池特性比较¨1：由表1可以看出，在功率密度方面锂钴氧化物和锂镍氧化物比锂锰氧化物强；但在电压、温度稳定性和价格方面锂锰氧化物比锂钴氧化物和锂镍氧化物好。负极：以碳素材料为负极，主要分石墨与非石墨两大类。目前主要用石墨材料，石墨具有良好的层状结构，Li+可填充于其中。电解液：电解液是锂离子电池的重要组成部分，对电池的性能有很大的影响。目前使用的液体电解液主要是碳酸酯等有机溶剂和LiPF。等锂盐【1]。航空锂

10、电池电解液采用的是碳酸盐。保护电路：为了提高锂电池的安全性，锂电池本身(作为电池的一部分)均需过充放电和过温保护线路(如图1所示)，防止电池被过充过放电。因为过度放电将导致负极碳过度释出，而使得其片层结构出现塌陷，过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去，而使得其中一些锂离子再也无法释放出来。2．2锂电池的工作原理锂离子电池充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出称为脱嵌，重新和正极的化合物结合。锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程，锂离子在正、

11、负极之间往返嵌入、脱嵌，就产生了电流(如图2所示)。在充电时，正极部分的锂离子脱嵌，离开含锂化合物，透过隔膜向负极移动，并嵌人到负极的层