用于运载火箭的SMC-S-018锂离子电池

美国空军太空司令部空间与导弹系统中心 (SMC) 发布的“ SMC-S-018 运载火箭用锂离子电池”标准，描述了运载火箭（包括助推器和上面级）用锂离子电池的开发、测试、存储、加工和使用的要求和指南。

遵守此标准旨在确保高可靠性产品在任务期间实现适当的电池性能。锂离子电池是一项新兴技术，迄今为止在运载火箭上很少使用。它们比更常用的一次电池更具吸引力，因为可以在使用前直接在飞行硬件中验证完整的电气性能，包括电压调节和容量。预计随着这些电池的使用以及针对锂离子技术挑战的经验教训的积累，这些标准将会更新。

本标准及其相关引文旨在供适用的运载火箭规范或其他文件参考使用，以包括确保太空发射期间电池成功运行所必需的通用要求和实践。

这里的要求旨在补充和澄清 MIL STD 1540E 中关于在运载火箭中使用锂离子电池的规定。此外，发射场的准备工作不会与飞行终止系统中使用锂离子电池的系统安全要求或射程安全要求相冲突。但是，如果打算在发射场或飞行终止系统中使用锂离子电池，则必须查阅适当的范围文档。

向电池单元添加电解液构成了电池激活，最早激活的电池决定了电池、模块或电池使用寿命的开始。锂离子电池在电池生产过程中在制造工厂中被激活。激活后，锂离子电池通常会经过几次充电/放电循环，以调节电极表面并稳定容量。

电池是由多个电池单元或模块以串联方式组装而成，以提供所需的电压和容量。通常，电池单元在物理上集成到单个组件（或电池组）中，或者集成到串联连接的几个单独的组件（或模块）中。电池还可能包括充电控制电子设备、保险丝、过滤器、隔离电阻器、电气旁路装置、加热器、温度传感器、恒温器、热开关、热控制器和压力释放装置等组件。这些设备用于监测电池的健康状况，防止电池的不安全操作，避免造成人员伤害或损害电池性能。

电池或电池组的日历寿命是指电池或电池组允许使用的最长时间，从电池组中最老的电池的制造日期开始计算。

电池容量以安培小时和瓦特小时为单位。在给定条件下的实际安培小时容量等于从充满电的电池开始放电（即充电至额定充电率和温度下允许的最大上限电压）到达到最低可用电压限值的放电电流的积分。在给定条件下的实际瓦时容量等于从充满电的电池开始放电直到达到最低可用电压限制的放电电流与电压乘积的积分。

应以两种单位说明实际电池容量，以便进行能量平衡评估、热评估和不同电池类型的比较。对于锂离子电池，测量容量很大程度上取决于充电终止电压、放电电压限制、充电和放电期间的温度以及充电和放电期间使用的电流。因此，在比较循环寿命内的容量变化时保持这些变量并根据地面操作（用于充电）和工作（用于放电）期间的最坏情况使用情况选择值非常重要。

工作电池容量以安培小时和瓦特小时为单位。它等于从充满电的电池开始放电直到达到占空比充电控制和负载条件的最低可用电压限制为止的值的相同积分。然而，为了保持循环寿命并满足最小总线电压限制，上限和下限电压可能比电池设计允许的更为保守。因此，运行容量总是小于或等于电池或电池组的实际容量。

额定电池容量以安培小时和瓦特小时为单位。额定电池容量由电池或电池单元供应商提供，通常小于实际容量。制造商通常会提供高于额定值的过剩容量，以补偿电池寿命内的批次变化和预期容量损失。

电池单元是单个电池外壳内的单个设备，当以标称速率放电时，它将化学能以特征电压转化为电能。电池单元通常以串联方式电连接，以形成所需电压的电池。电池单元可以串联或并联连接以创建模块，从而增加容量、电压和电流容量，超越电池的限制。在这种情况下，模块串联连接以形成电池。

电池设计考虑了导致独特电池性能的因素，包括电极的尺寸和数量、隔膜的类型和孔隙率、电解质的成分和体积、正极和负极中的活性材料类型、集流体合金、电池端子结构以及电池内的安全和传热装置。锂离子电池通常采用由单个较长的正极和负极组成的卷绕结构，或者由交替的正极板和负极板组成的棱柱形结构。

充电循环定义为电池或蓄电池组标称容量的很大一部分的放电，然后再充电至初始充电状态。放电可能是电池或电池组充电或自放电的结果。

电池的充电寿命是从电池充电完成到需要重新充电以补偿因自放电造成的容量损失的时间。

电池或电池组的循环寿命是指在发生不可逆的性能损失之前电池或电池组可以提供的最大充电循环次数。循环寿命可能因应用而异，应通过资格测试进行验证。

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