Исследователи из Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН изучили особенности применения литий-ионных аккумуляторов на низкой околоземной орбите и в малых спутниках — кубсатах. Исследование опубликовано в журнале Applied Energy.
Космические аппараты, работающие на низкой околоземной орбите, потребляют много электроэнергии. Литий-ионные аккумуляторы — основной источник энергии для таких аппаратов во многом благодаря их высокой удельной энергоёмкости, что снижает массу и стоимость запуска. Выбор конкретных катодных и анодных материалов, конструкционных особенностей, форм-факторов и методов тестирования аккумуляторов становится критически важным для обеспечения долговременной работы искусственных спутников Земли.
Обзор существующей литературы, проведённый черноголовскими исследователями в коллаборации с учеными МФТИ, позволяет сделать несколько важных выводов.
Катодные материалы. Для долговременных миссий в космосе предпочтительны более безопасные и долговечные LFP-катоды (литий-железо-фосфатные), хотя катоды NMC/NCA (никель-марганец-кобальт/никель-кобальт-алюминий) имеют более высокую удельную энергоёмкость.
Проектирование. При проектировании необходимо учитывать жёсткие условия космоса: вакуум, экстремальные перепады температур, вибрации при запуске, ионизирующее излучение. Это определяет выбор материалов, конструкции и систем терморегулирования.
Тестирование характеристик аккумуляторов перед запуском критически важно. Из-за невозможности провести полномасштабные испытания на весь срок службы (десятки тысяч циклов разряда-заряда для низкой околоземной орбиты) используются ускоренные тесты, симуляция условий полёта («like you fly test»), тщательный входной контроль и подбор электрохимических ячеек.
Фото: © ПАО «Россети»
Источник: Indicator.ru