聊聊美国军用电池体系

qin3y

平时看时美军各种单兵装备挺炫的，GPS、战术电筒、激光目标指示器、对讲机、电台，夜视仪，可都是要供电的啊，度了下还有文章介绍，美军现役的电池都有300多种，这个后勤补给啊，是个大问题！百转贴下大家聊聊
美军拟用“燃料电池”替代目前的300余种电池
据美国《陆军通信》杂志报道，美国陆军正准备用一种“燃料电池”替代目前使用的300余种各型电池。 　　电池可谓是现代军队不可或缺的装备。从通信仪器到侦察设备，从热成像仪到单兵夜视镜，大到军舰战机，小到GPS接收机都离不了电池。据统计，美军一个战斗营投入战斗时必须携行的电池数以万计。对一名作战时需要负重100磅的徒步士兵来说，电池是个沉重负担。除去重量，电池性能也是个问题，传统型电池工作时间有限是个通病。就连美军正在研制的数字化单兵装备———“陆战勇士”使用的两块高性能锂电池也仅够维持6—8个工作小时，陆军则希望至少要能工作12小时。
　　美能源部太平洋西北国家实验室目前已开发出一种新式微型低瓦燃料电源，该设备外形与打火机类似，主要部件包括微型燃料处理器、微型燃料室和燃料转换器。工作时，燃料转换器首先将水和特制燃料混合成富含氢的气体。在燃料室，此种气体可在被分解成氢气、氧气和水的同时即可释发出电能。目前的试验结果表明，该型燃料电池装置可稳定输出5瓦电力，顶峰电量25瓦，连续工作时间可以超过50小时。另外，该电池可以根据作战需要做成不同大小，拿实验室科学家的话来说，“只是把形状像打火机样的电池按照一定比例做大或做小而已”。美陆军希望这种电池最终替代目前使用的300多种各式电池，以求最大限度地减少后勤负担。此项计划预期于2006年完全实现。
　　根据美“联盟商业情报”公司近期专题研究报告《军用燃料电池市场》预测，2015年前，至少将有45万套燃料电池投入使用。鉴于如此光明的发展前景，美国许多公司已有意投资生产此类电池。(王霄)

[ 本帖最后由 tingni 于 2009-3-6 23:40 编辑 ]

qin3y

伊拉克战争中的美军电池  


0 　前言

美国军用电池的性能与管理水平, 向来以先进著称于世。
然而, 在这次伊拉克战争中, 陆军电池的性能与供给暴露出
的问题, 却十分严重。由于电池的补给保障存在问题, 使一
些大规模的军事行动不得不停止下来或改变计划。正如美国
国防合同管理局派往联合参谋部的联络官C·德里斯科尔上校
所说, 电池的教训太痛苦了, 绝不能让它重演, 希望国防部
今后能像重视制导弹药一样重视电池。

1 　美国陆军电池应用现状

电池在战时军事行动中的重要性, 这次在伊拉克已得到
一线士兵们的一致公认。没有电池, 士兵们将无法给便携式
导弹系统和各种通信设备供电。美军在伊拉克战争中遭遇的
电池困境, 已引起美军方的高度重视, 有关方面正在采取对
策以解决存在的问题。

长期以来, 一次性电池一直是美陆军多种通信系统和武
器系统的主要电源。战时使用的电池大量是一次性电池, 因为战时来不及充电或难以找到充电电源, 故以一次电池为主,
典型品种是BA - 5590 一次锂- 二氧化硫(Li - SO2) 电池。
这种电池是美军使用最广泛的便携式电源, 电池重1025g ,
体积为11118 (L) × 6213 (W) × 12710 (H) mm , 容量为
1414Ah (12V) 或712Ah (24V) ; 工作温度范围为- 55 ℃～ +
75 ℃; 贮存期为10 年。一次性电池除锂- 二氧化硫(Li -
SO2) 电池外, 还有锂- 亚硫酰氯(Li - SOCl2) 电池和最近问
世的锂- 二氧化锰(Li - MnO2) 电池。锂- 二氧化锰电池虽
然工作温度范围不如锂- 二氧化硫宽, 比能量也不如锂- 亚
硫酰氯电池高, 但其电压滞后现象不明显, 而且价格较便宜,
使用更安全。一次电池也有缺点, 不能反复充电使用, 消耗
量大, 费用高。为弥补其不足, 美军还装备了可充电电池。
因可充电电池使用费用较低, 累计容量大, 高低温性能较好,
所以除了训练中使用以外, 在实战中也得到了使用。美军使
用的可充电电池主要是镉镍(Cd - Ni) 电池与氢镍(MH - Ni)
电池。如BB - 390 镉镍电池和BB - 390A/ U 氢镍电池。由于
镉镍电池和氢镍电池的重量比能量比可充电的锂离子电池低
很多, 而且镉镍电池的“记忆效应”会使充电量与放电容量
逐渐减少。因此, 可充电的锂离子电池一出现, 美军就根据
通信装备要求, 研制出了一种BB - 2590 型可充电锂离子电
池, 这种电池已于2004 年2 月作为BB - 390 镉镍电池的替代产品首先运往了在伊的美军。通过部队使用, 战区的一位陆
军中士P·纳尔在给通信电子司令部的陆军官员的电子邮件中
写道: “使用效果惊人! 每块电池都工作了大约3415h。我们
欣赏它们, 为它们花的钱和时间都物有所值。”美陆军采取一
次电池与可充电电池混合使用的装备体制, 较好地适应了其
军事行动的需要。通过这次伊拉克战争暴露出的问题, 美军
陆军正在寻求新的电源, 要求电池既轻小又耐用以减轻士兵
的负荷, 让士兵更专心地执行任务。可目前使用的电池还达
不到上述要求。这就是美陆军电池的现状。

2 　存在的主要问题

美陆军电池在伊拉克战争中存在的主要问题有:

(1) 电池容量不足。从美军进入伊拉克那一刻开始, 需
要用电池的核生化报警装置就每周7d、每天24h 地工作。用
于步兵、装甲兵和炮兵部队主要的指挥控制设备“单道地面
与机载无线电子系统”(SINCGARS) , 也是每天工作24h , 加
之气候炎热(有时温度高达57 ℃) 、环境恶劣, 电池的工作
寿命大大短于正常环境条件下的指标。因此, 陆军不断收到
对电池(尤其是BB - 390 电池) 容量不足的反映。

(2) 电池的贮备量不够。战前对电池消耗量的预计严重
不足, 据美国中央司令部补给保障部门的J ·拉图利普少校
说,“伊拉克自由”行动开始两周后, 野战部队仍以惊人的速
度用光了电池。行动开始4 个月后, 拉图利普仍然不知道部
队究竟需要多少电池。他以陆战队为例, 陆战队每天要消耗
掉757 包(每包装有4 块电池) 即3028 块BA - 5590 电池, 这
还只是整个战场电池需求量的一半。究竟全军消耗的电池数
量是多少一时还无法知悉。电池属于消耗品, 无论是平时还
是战时都需要一定数量的贮备, 以备不测。由于美军战前对
电池的准备不很充分与贮备量不足, 因此开战不久就出现电
池告急情况。由于BA - 5590 电池短缺, 又不知道战区究竟
有多少装备, 因此, 拉图利普和司令部其他工作人员只好向
全球美军索要额外的电池。这意味着库存电池用完, 全球许
多美军部队都出现电池短缺, 要不是对伊拉克的快速决战,
加上电池制造商的贡献, 美军方将陷入无电池可用的困境。
为满足对电池的需求, 军方不得不要求电池制造商24h 生产
增加产量。“Ultralife 电池公司”的工人们连续工作13d 才休
息1d , 为保证电池供应, 该公司还增加了生产线。其他供应
商如“BrenTronics 公司”、“Eagle - Picher 技术公司”、“电力
燃料公司”、“SAFT 与马修斯联合公司”和“Ultralife 电池公
司”一样, 全力支持前线作战人员, 为保证电池的供应做出
了被拉图利普称赞为奇迹般的努力。

(3) 电池的运送存在问题。以BA - 5590 电池为例, 大
约95 %的BA - 5590 电池是通过空运到科威特的。在美军进
入巴格达、基尔库克和乌姆卡斯尔之前, 前方部队由于附近
没有飞机可以安全降落的地方, 使得电池的补给十分困难。
直到从意大利出发的第173 陆航旅在伊拉克北部站稳脚跟后,
装运电池的飞机才能从德国的拉姆施泰因起飞, 所运电池也
才能由其他飞机运给巴格达北面和东面的部队。即使这样,
电池在途中运送时间较长, 而在战场上的工作时间只有一到
两天。因此, 如何把电池提供给前线部队, 使士兵及时得到
电池成了军方的一大难题。

(4) 电池使用中浪费严重。德里斯科尔指出, 一次性电
池使用上浪费太大, 战场上的士兵在电池电量用完前就把电
池废弃了, 因为BA - 5590 电池没有电量指示器。由于电池
不到更换的时间就不用了, 恐怕有很多的工作寿命都被不当
心地浪费掉了。例如在班一级, 按电池的使用指标是24h ,
但士兵们往往8h 至12 h 就换一次电池。这样, 生产必须翻
番才能满足要求。如用可充电池, 由于其容量没有一次电池
BA - 5590 那样大, 现有的可充电镉镍电池要充4～5 次电,
才能抵得上一块BA - 5590 电池, 士兵们嫌它既不方便又不
耐用。电池功能不够完善以及无电量显示, 是加剧电池消耗、
增加相应经费的重要原因。以美军每月消耗18 万块以上电池
计, 这将是一笔很大的开支。对此, 陆军通信司令部的T·奈
齐在接受采访时说, 因为预算太紧, 经费不足, 致使电池短
缺严重。

qin3y

3 　电池的发展趋势

对于军用电池在伊拉克战争中出现的上述问题, 美国国
防部已意识到问题的严重性, 正在做深层次的思考。美军关
于能源的研究涉及3 个方面: 在战场上如何提供电源? 一次
电池、可充电电池、燃料电池, 太阳能电池和其他能源(如
风力发电) 如何配套使用, 以谁为主? 对电源如何改进并实
施有效的管理? 美军企图通过改进管理与寻求新型电源, 使
问题较突出的陆军电池有一个大的提高。在电池技术发展上
加强了以下几个方面的研究。

(1) 发展高比能量的电池

目前, 一个美军士兵通常要携带2915kg 的设备与补给品,
在阿富汗的一些地区, 士兵携带的设备甚至重达4311kg。一块
BA - 5590 电池虽重约1kg , 但其工作时间达不到24～72h 的目
标要求。为此, 陆军正在寻求既轻便耐用又稳定可靠、便宜的
电池与能源, 进一步提高一次电池的比能量, 同时积极研究性
能优异的可充电电池。由于锂离子电池是一种可充电电池, 比
镉镍电池与氢镍电池更轻, 自放电率低, 工作时间较长, 还能
在酷热环境下充电使用, 因此受到官兵的高度好评。美军研制
出的BB - 2590 型可充电锂离子电池, 在伊拉克受到士兵们的
高度称赞就是对其最好的肯定。这不仅仅说明了电池在执行各
种任务时所起的作用, 同时也表明先进电池可增强部队战斗
力, 提高作战士气。美军研制出的高比能量锂热电池, 在各种
导弹、炮弹上也得到了很好的应用, 极大地提高了武器的机动
性。对于士兵来说, 电池依然是最易得到的能源, 因此, 进一
步研制高比能量的电池(包括一次电池与可充电电池) 是美军
电池发展的一大趋势。

(2) 开发燃料电池

随着单兵装备中添上夜视镜、光学瞄准具、数字处理设
备和计算机等物品, 为驱动这些设备, 需要小型化、高比能
量的电能源。普通化学电源难以满足要求, 而燃料电池已崭
露头角, 可为士兵提供静噪、高效、轻便、经久耐用、无污
染的新型高能电池, 它既可为装备直接供电, 又可用来给可
充电电池充电, 其发展前景普遍被军方看好。由于一系列的
原因, 目前燃料电池技术作为陆军使用还存在一些问题。为
此, 美陆军在开发燃料电池技术方面投入了相当的经费, 以
推动燃料电池和燃料更新, 还包括便携式压缩型非电化学电
源。2003 年陆军已花费1000 万美元用于燃料电池开发, 今
后几年将继续申请用于燃料电池研究的费用。在发展燃料电
池的技术方向上, 倾向于重点研究甲醇直接发电或重整产生
富集氢气, 这比以纯氢气作为燃料更安全,更容易运输与存储, 因为甲醇更轻, 把甲醇装入燃料电池比
较容易, 处理起来也较为安全。军方发展甲醇燃料电池的另
一个目的, 就是准备用它来取代小型移动式发电机或作为车
载电源。从燃料电池的特点看, 燃料电池的发展趋势很可能
为士兵提供轻便而且稳定耐用、可连续工作的可靠能源, 而
取代普通的化学电池。另外, 美海军为提高安静型潜艇的隐
蔽性、机动性与持续潜航时间, 正在大力发展燃料直接发电
技术。

(3) 针对不同作战环境研制与之相适应的电源

充分利用环境资源, 采用集成技术, 是美国军方寻求新
电源的一个新思想。强调在选择最佳供电方案时, 除了要考
虑可用性、成本、电压、持续供电时间、工作温度范围以及
重量等要求外, 还必须考虑包括安全性、热特性以及环境影
响在内的其他因素。新电源投入使用前, 必须通过安全性和
可靠性功能试验。为满足陆军对动力和能源的需要, 很重要
的一点是要寻找能综合多个领域的最佳技术的供电体系。如
在伊拉克, 那里几乎总有阳光, 夏天气温接近57 ℃。为此,
美军考虑为减轻电池供应负担, 充分利用当地的阳光资源,
正在研究一种灵活的便携式小型太阳能电池。它可以折叠起
来放入士兵背囊里, 白天既可用来给可充电电池充电, 又可
直接给无线电台供电。美陆军还在对一种新的太阳能充电器
进行演示, 这种便携式轻型太阳能充电器, 功率为55W , 可
在6h 内给电池充满电, 这样就可显著减少士兵在执行任务时
携带电池的数量, 而且它需要的维护也很少。陆军希望通过
这次演示, 能够在今年6 月前对这种技术作出最终鉴定, 并
在今秋装备部队。此外, 海岸警卫队正在改造灯塔, 使之也
转用太阳能电池。太阳能电池另一个大的军事应用领域就是
作为空间卫星能源。为了提高太阳能电池的光电转换效率,
美军正在研究薄形、高效的多结太阳能电池, 以保持在这一
领域的领先地位。

(4) 研制数字化电池

为适应信息化战争要求, 需要电池能给士兵提供可用的
信息, 如电池的电压状态(电压显示) 、荷电状态(电量显示)
、还能使用的时间(电量) 或循环寿命(使用次数) 、提示性
告警(当电池电压下降到接近工作终止电压时, 给士兵发出告
警信息,提示其更换电池或充电) 等。美军针对目前电池上无
电量指示器, 给部队使用带来的困难与造成的浪费, 正在加
速数字化电池(有的称为智能化电池) 的研制工作。这种电池
能按照通信协议、通过系统管理总线(SMBus) 给士兵提供上
述信息。美军在“陆地勇士(Land Warrioi) ”计划中通过电
源模块对电池实施智能化管理, 这一技术将给使用与管理带
来一场重大变革。随着信息化装备应运而生的数字化电池将
逐渐取代传统电池。

4 　结论

由上可见, 美军从伊拉克战争中意识到, 电池是目前制
约武器装备发展的因素之一, 这一“瓶颈”不解决, 许多依
靠电池工作的先进装备将不能发挥其效能与作用, 因此, 美
军将加大对电池的研制力度与发展速度。

发烧钉

恩，学习了

zcaiyb

复制，粘贴过来的？

先顶再学习

3efg3

没太阳能玩意？伊拉克可是个用太阳能的好地方(:51:)

tingni

太阳能能量富集度太低.不适合野战使用的

本帖是转帖..原则上是不能授予精华的,鉴于近期精品内容较少,水帖太多,给个精华鼓励一下,希望大家多发精品内容..

qin3y

有没有筒友用过军用电池的？中国也有没有相关的电池军用标准？看报道好象中国现在是世界工厂，电池产量也挺大的，锂电方向媒体报道很牛，特别是最近的电动汽车上用的铁锂电池

uknow

电视kill generation里有体现

有一集他们缺乏电池，结果夜视仪没有用，影响战斗

wys111

学习了，原来美军的军用电池这么变态啊！
ba5590尺寸有问题吧？11118*6213*12710mm？？

yuyangan

用到手机上就牛了！

wys111

到网上找了找，看看它的参数

threecai

1025g的电池组就达到1414Ah (12V) 或712Ah (24V)
太牛了！

ssneao

看来总打仗的国家 军工周边都很发展(:shocked:)

keerboboer

有个奇怪的问题：  我在贴子中看到了（。“Ultralife 电池公司”的工人们连续工作13d 才休
息1d , 为保证电池供应, 该公司还增加了生产线.......）大家不是都说，这个牌子的电池很烂吗？怎么搞的？？？

ayqltg

活到老学到老

UFO-123

原帖由 keerboboer 于 2009-3-7 11:18 发表

                               
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有个奇怪的问题：  我在贴子中看到了（。“Ultralife 电池公司”的工人们连续工作13d 才休
息1d , 为保证电池供应, 该公司还增加了生产线.......）大家不是都说，这个牌子的电池很烂吗？怎么搞的？？？ ...

Ultralife还是Ultrafire？

laomao0000

原帖由 threecai 于 2009-3-7 10:22 发表

                               
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1025g的电池组就达到1414Ah (12V) 或712Ah (24V)
太牛了！

看上去像14.14Ah
还有，有两个单兵载荷的数值也少了个小数点

bobo

收藏。(:51:)

andyapple

嗯，原来使用了10颗D型锂二氧化硫电池电芯，每颗电芯10AH......能达到这种容量么...(:32:)