มาตรฐาน “ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน SMC-S-018 สำหรับการใช้งานในยานปล่อยจรวด” ซึ่งเผยแพร่โดยศูนย์ระบบอวกาศและขีปนาวุธ (SMC) ของกองบัญชาการอวกาศกองทัพอากาศสหรัฐฯอธิบายถึงข้อกำหนดและแนวทางสำหรับการพัฒนา การทดสอบ การจัดเก็บ การแปรรูป และการใช้งานเซลล์และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับการใช้งานในยานปล่อยจรวด รวมถึงบูสเตอร์และขั้นบนของจรวด
การปฏิบัติตามมาตรฐานนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อรับประกันผลิตภัณฑ์ที่มีความน่าเชื่อถือสูงเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพแบตเตอรี่ที่เหมาะสมระหว่างภารกิจ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่แทบไม่มีประโยชน์ในยานปล่อยจรวดจนถึงปัจจุบัน แบตเตอรี่เหล่านี้มีความน่าสนใจมากกว่าแบตเตอรี่หลักแบบใช้ทั่วไป เนื่องจากสามารถตรวจสอบประสิทธิภาพทางไฟฟ้าทั้งหมด รวมถึงการควบคุมแรงดันไฟและความจุได้โดยตรงในฮาร์ดแวร์ของเที่ยวบินก่อนใช้งาน คาดว่ามาตรฐานเหล่านี้จะได้รับการปรับปรุงเมื่อใช้แบตเตอรี่เหล่านี้ และเรียนรู้บทเรียนที่เฉพาะเจาะจงกับความท้าทายของเทคโนโลยีลิเธียมไอออน
มาตรฐานนี้ รวมถึงการอ้างอิงที่เกี่ยวข้อง มีวัตถุประสงค์เพื่อใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงในข้อมูลจำเพาะของยานปล่อยจรวดที่ใช้บังคับหรือเอกสารอื่นๆ เพื่อรวมถึงข้อกำหนดและแนวทางปฏิบัติทั่วไปที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่จะทำงานได้สำเร็จระหว่างการปล่อยยานอวกาศ
ข้อกำหนดที่นี่มีวัตถุประสงค์เพื่อเสริมและชี้แจงสิ่งที่ระบุไว้ใน MIL STD 1540E เกี่ยวกับการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในยานปล่อยจรวด นอกจากนี้ ไซต์การเปิดตัวได้รับการเตรียมไว้ในลักษณะที่ไม่ขัดแย้งกับข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของระบบหรือข้อกำหนดด้านความปลอดภัยระยะทางสำหรับการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในระบบยุติการบิน อย่างไรก็ตาม จะต้องมีการศึกษาเอกสารประกอบช่วงที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในจุดปล่อยหรือระบบยุติการบิน
การเติมอิเล็กโทรไลต์ลงในเซลล์แบตเตอรี่ถือเป็นการเปิดใช้งานเซลล์ และการเปิดใช้งานเซลล์ครั้งแรกสุดจะกำหนดจุดเริ่มต้นของอายุการใช้งานของเซลล์ โมดูล หรือแบตเตอรี่ เซลล์ลิเธียมไอออนจะถูกเปิดใช้งานในโรงงานผลิตระหว่างการผลิตเซลล์ หลังจากการเปิดใช้งาน เซลล์ลิเธียมไอออนมักจะผ่านรอบการชาร์จ/คายประจุหลายรอบเพื่อปรับสภาพพื้นผิวของอิเล็กโทรดและทำให้ความจุคงที่
แบตเตอรี่คือชุดเซลล์แบตเตอรี่หรือโมดูลที่เชื่อมต่อทางไฟฟ้าแบบอนุกรมเพื่อให้ได้แรงดันไฟและความจุตามต้องการ โดยทั่วไป เซลล์จะถูกผสานเข้าเป็นชุดเดียว (หรือแบตเตอรี่) หรือเป็นชุดแยกกันหลายชุด (หรือโมดูล) ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม แบตเตอรี่อาจรวมถึงส่วนประกอบต่างๆ เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมการชาร์จ ฟิวส์ ตัวกรอง ตัวต้านทานแยก อุปกรณ์บายพาสไฟฟ้า เครื่องทำความร้อน เซ็นเซอร์อุณหภูมิ เทอร์โมสตัท สวิตช์เทอร์มอล ตัวควบคุมความร้อน และอุปกรณ์ระบายความดัน อุปกรณ์เหล่านี้ใช้เพื่อตรวจสอบสุขภาพของแบตเตอรี่และป้องกันการทำงานที่ไม่ปลอดภัยของแบตเตอรี่ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อบุคลากรหรือทำให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลดลง
อายุการใช้งานตามปฏิทินของเซลล์หรือแบตเตอรี่คือช่วงเวลาสูงสุดที่เซลล์หรือแบตเตอรี่สามารถใช้งานได้ โดยกำหนดตั้งแต่วันที่ผลิตเซลล์ที่เก่าแก่ที่สุดในแบตเตอรี่
ความจุของแบตเตอรี่วัดเป็นหน่วยแอมแปร์-ชั่วโมงและวัตต์-ชั่วโมง ความจุแอมแปร์-ชั่วโมงที่แท้จริงสำหรับสภาวะที่กำหนดจะเท่ากับอินทิกรัลของกระแสคายประจุตั้งแต่เริ่มต้นคายประจุของแบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็ม (กล่าวคือ ชาร์จจนถึงขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาตภายใต้อัตราการชาร์จและอุณหภูมิที่กำหนด) จนกระทั่งถึงขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ได้ต่ำสุด ความจุวัตต์-ชั่วโมงที่แท้จริงสำหรับเงื่อนไขที่กำหนดจะเท่ากับอินทิกรัลของผลคูณของกระแสการคายประจุและแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่เริ่มต้นการคายประจุของแบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มจนกระทั่งถึงขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ได้ต่ำสุด
ควรระบุความจุแบตเตอรี่ที่แท้จริงในทั้งสองหน่วยเพื่อให้ง่ายต่อการประเมินสมดุลพลังงาน การประเมินความร้อน และการเปรียบเทียบแบตเตอรี่ประเภทต่างๆ สำหรับเซลล์ลิเธียมไอออน ความจุที่วัดได้นั้นขึ้นอยู่กับแรงดันไฟสิ้นสุดการชาร์จ ขีดจำกัดแรงดันไฟในการคายประจุ อุณหภูมิในระหว่างการชาร์จและการคายประจุ และกระแสไฟที่ใช้ในการชาร์จและการคายประจุ ดังนั้น จึงมีความสำคัญที่จะต้องรักษาตัวแปรเหล่านี้ไว้เมื่อเปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงความจุตลอดอายุการใช้งาน และเลือกค่าตามการใช้งานในกรณีเลวร้ายที่สุดระหว่างปฏิบัติการภาคพื้นดิน (เพื่อการชาร์จ) และการปฏิบัติงาน (เพื่อการปล่อยประจุ)
ความจุแบตเตอรี่ที่ใช้งานจะวัดเป็นหน่วยแอมแปร์-ชั่วโมงและวัตต์-ชั่วโมง เท่ากับอินทิกรัลเดียวกันของค่าตั้งแต่เริ่มต้นการคายประจุของแบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มจนกระทั่งถึงขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานต่ำสุดสำหรับการควบคุมการชาร์จหน้าที่และเงื่อนไขการโหลด อย่างไรก็ตาม เพื่อรักษาอายุการใช้งานของวงจรและตอบสนองขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำของบัส ขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดและต่ำสุดอาจอนุรักษ์นิยมมากกว่าที่อนุญาตโดยการออกแบบเซลล์ ดังนั้นความสามารถในการทำงานจึงน้อยกว่าหรือเท่ากับความจุจริงของเซลล์หรือแบตเตอรี่เสมอ
ความจุแบตเตอรี่ที่ได้รับการจัดอันดับจะวัดเป็นหน่วยแอมแปร์-ชั่วโมงและวัตต์-ชั่วโมง ความจุแบตเตอรี่ที่ได้รับการจัดอันดับนั้นระบุไว้โดยผู้จำหน่ายแบตเตอรี่หรือเซลล์และโดยปกติแล้วมักจะน้อยกว่าความจุที่แท้จริง ผู้ผลิตมักจะจัดหาความจุเกินค่าที่กำหนดเพื่อชดเชยความแปรปรวนของชุดผลิตและการสูญเสียความจุที่คาดว่าจะเกิดขึ้นตลอดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่
เซลล์แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์เดี่ยวภายในตัวเรือนเซลล์เดี่ยว ที่แปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้าลักษณะเฉพาะ เมื่อปล่อยประจุด้วยอัตราที่กำหนด โดยทั่วไปเซลล์แบตเตอรี่จะเชื่อมต่อทางไฟฟ้าแบบอนุกรมเพื่อสร้างแบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ เซลล์แบตเตอรี่สามารถเชื่อมต่อแบบอนุกรมหรือขนานเพื่อสร้างโมดูลเพื่อเพิ่มความจุ แรงดันไฟ และความจุกระแสไฟเกินขีดจำกัดของเซลล์ ในกรณีเช่นนี้ โมดูลจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อสร้างแบตเตอรี่
การออกแบบเซลล์คำนึงถึงปัจจัยต่างๆ ที่ส่งผลให้เซลล์มีประสิทธิภาพเฉพาะตัว รวมถึงขนาดและจำนวนของอิเล็กโทรด ประเภทและความพรุนของสารแยก องค์ประกอบและปริมาตรของอิเล็กโทรไลต์ ประเภทของวัสดุที่ใช้งานในอิเล็กโทรดบวกและลบ โลหะผสมของตัวรวบรวมกระแสไฟฟ้า โครงสร้างขั้วเซลล์ ตลอดจนอุปกรณ์ด้านความปลอดภัยและถ่ายเทความร้อนภายในเซลล์ เซลล์ลิเธียมไอออนโดยทั่วไปจะมีโครงสร้างแบบพันที่ประกอบด้วยอิเล็กโทรดบวกและลบยาวหนึ่งอัน หรือโครงสร้างแบบปริซึมที่ประกอบด้วยแผ่นอิเล็กโทรดบวกและลบสลับกัน
รอบการชาร์จจะถูกกำหนดว่าเป็นการปล่อยประจุส่วนสำคัญของความจุที่กำหนดของเซลล์หรือแบตเตอรี่ตามด้วยการชาร์จใหม่ให้กลับสู่สถานะการชาร์จเริ่มต้น การคายประจุอาจเกิดจากประจุไฟฟ้าหรือการคายประจุของเซลล์หรือแบตเตอรี่
อายุการชาร์จของแบตเตอรี่คือเวลาตั้งแต่เมื่อชาร์จแบตเตอรี่เสร็จจนกระทั่งต้องชาร์จใหม่เพื่อชดเชยความจุที่สูญเสียไปอันเกิดจากการคายประจุเอง
อายุของวงจรชีวิตของเซลล์หรือแบตเตอรี่คือจำนวนรอบการชาร์จสูงสุดที่เซลล์หรือแบตเตอรี่สามารถจ่ายได้ก่อนที่จะเกิดการสูญเสียประสิทธิภาพที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ อายุการใช้งานของวงจรอาจแตกต่างกันไปตามการใช้งาน และควรได้รับการตรวจยืนยันด้วยการทดสอบคุณสมบัติ
องค์กรของเราซึ่งพยายามสนับสนุนธุรกิจจากทุกภาคส่วนด้วยการทดสอบ การวัด การวิเคราะห์และการประเมินที่หลากหลายซึ่งได้ดำเนินการมาเป็นเวลาหลายปี มีบุคลากรที่แข็งแกร่งซึ่งติดตามการพัฒนาของโลกในด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอย่างใกล้ชิด และปรับปรุงตัวเองอย่างต่อเนื่อง ในบริบทนี้ บริการทดสอบยังมีให้กับธุรกิจต่างๆ ตามมาตรฐาน “แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน SMC-S-018 สำหรับการใช้งานกับยานพาหนะปล่อยจรวด”
คุณสามารถขอให้เรากรอกแบบฟอร์มของเราเพื่อรับการนัดหมายเพื่อรับข้อมูลรายละเอียดเพิ่มเติมหรือเพื่อขอการประเมินผล
