用於運載火箭的SMC-S-018鋰離子電池

美國空軍太空司令部太空與飛彈系統中心 (SMC) 發布的「 SMC-S-018 運載火箭用鋰離子電池」標準，描述了運載火箭（包括助推器和上面級）用鋰離子電池的開發、測試、儲存、加工和使用的要求和指南。

遵守此標準旨在確保高可靠性產品在任務期間實現適當的電池性能。鋰離子電池是一項新興技術，迄今為止在運載火箭上很少使用。它們比更常用的一次電池更具吸引力，因為可以在使用前直接在飛行硬體中驗證完整的電氣性能，包括電壓調節和容量。預計隨著這些電池的使用以及針對鋰離子技術挑戰的經驗教訓的積累，這些標準將會更新。

本標準及其相關引文旨在供適用的運載火箭規範或其他文件參考使用，以包括確保太空發射期間電池成功運行所必需的通用要求和實踐。

這裡的要求旨在補充和澄清 MIL STD 1540E 中關於在運載火箭中使用鋰離子電池的規定。此外，發射場的準備工作不會與飛行終止系統中使用鋰離子電池的系統安全要求或射程安全要求相衝突。但是，如果打算在發射場或飛行終止系統中使用鋰離子電池，則必須查閱適當的範圍文件。

在電池單元中添加電解液構成了電池激活，最早激活的電池決定了電池、模組或電池使用壽命的開始。鋰離子電池在電池生產過程中在製造工廠中被活化。啟動後，鋰離子電池通常會經過幾次充電/放電循環，以調節電極表面並穩定容量。

電池是由多個電池單元或模組以串聯方式組裝而成，以提供所需的電壓和容量。通常，電池單元在物理上整合到單一組件（或電池組）中，或整合到串聯連接的幾個單獨的組件（或模組）中。電池還可能包括充電控制電子設備、保險絲、過濾器、隔離電阻器、電氣旁路裝置、加熱器、溫度感測器、恆溫器、熱開關、熱控制器和壓力釋放裝置等組件。這些設備用於監測電池的健康狀況，防止電池的不安全操作，避免造成人員傷害或損害電池效能。

電池或電池組的日曆壽命是指電池或電池組允許使用的最長時間，從電池組中最舊電池的製造日期開始計算。

電池容量以安培小時和瓦特小時為單位。在給定條件下的實際安培小時容量等於從充滿電的電池開始放電（即充電至額定充電率和溫度下允許的最大上限電壓）到達到最低可用電壓限值的放電電流的積分。在給定條件下的實際瓦時容量等於從充滿電的電池開始放電直到達到最低可用電壓限制的放電電流與電壓乘積的積分。

應以兩種單位說明實際電池容量，以便進行能量平衡評估、熱評估和不同電池類型的比較。對於鋰離子電池，測量容量很大程度上取決於充電終止電壓、放電電壓限制、充電和放電期間的溫度以及充電和放電期間使用的電流。因此，在比較循環壽命內的容量變化時保持這些變數並根據地面操作（用於充電）和工作（用於放電）期間的最壞情況使用情況選擇值非常重要。

工作電池容量以安培小時和瓦特小時為單位。它等於從充滿電的電池開始放電直到達到佔空比充電控制和負載條件的最低可用電壓限制為止的值的相同積分。然而，為了保持循環壽命並滿足最小總線電壓限制，上限和下限電壓可能比電池設計允許的更保守。因此，運作容量總是小於或等於電池或電池組的實際容量。

額定電池容量以安培小時和瓦特小時為單位。額定電池容量由電池或電池單元供應商提供，通常小於實際容量。製造商通常會提供高於額定值的過剩容量，以補償電池壽命內的批次變化和預期容量損失。

電池單元是單一電池外殼內的單一設備，當以標稱速率放電時，它將化學能以特徵電壓轉換為電能。電池單元通常以串聯方式電連接，以形成所需電壓的電池。電池單元可以串聯或並聯連接以創建模組，從而增加容量、電壓和電流容量，超越電池的限制。在這種情況下，模組串聯連接以形成電池。

電池設計考慮了導致獨特電池性能的因素，包括電極的尺寸和數量、隔膜的類型和孔隙率、電解質的成分和體積、正極和負極中的活性材料類型、集流體合金、電池端子結構以及電池內的安全和傳熱裝置。鋰離子電池通常採用由單一較長的正極和負極組成的捲繞結構，或由交替的正極板和負極板組成的棱柱形結構。

充電循環定義為電池或蓄電池組標稱容量的很大一部分的放電，然後再充電至初始充電狀態。放電可能是電池或電池組充電或自放電的結果。

電池的充電壽命是從電池充電完成到需要重新充電以補償因自放電造成的容量損失的時間。

電池或電池組的循環壽命是指在發生不可逆的性能損失之前電池或電池組可以提供的最大充電循環次數。循環壽命可能因應用而異，應透過資格測試進行驗證。

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