JAXA und Hitachi testen Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien im Weltraum
Japan Aerospace Exploration Agency JAXA und Hitachi Shipbuilding Co., Ltd. - der weltweit erste, der Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien im Weltraum testet. Wir haben eine Vereinbarung über gemeinsame Forschung zur praktischen Anwendung von Batterien unterzeichnet.
JAXA entwickelt seit 2016 gemeinsam Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien im Rahmen des offenen Forschungsvorschlags des Japan Aerospace Exploration Center. Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien gewinnen als Favoriten der nächsten Generation an Aufmerksamkeit und werden voraussichtlich in einer Vielzahl von Geräten installiert.
Normalerweise sind Lithium-Ionen-Batterien unter rauen Raumbedingungen, bei denen ein großer Unterschied in Temperatur und Vakuum besteht, schwierig zu verwenden, da Flüssigkeiten verwendet werden und der Betriebstemperaturbereich eng ist. Sie werden beispielsweise in Geräten installiert und zur Temperaturregelung eingesetzt.
Aus diesem Grund haben wir gemeinsam Prototypen erforscht und entwickelt, um einen Festkörper-Lithium-Ionen-Akku zu realisieren, der auch unter Vakuum und in rauen Umgebungen eingesetzt werden kann - hohe und niedrige Temperaturen. Beide Seiten werden ein Demonstrationsexperiment im Orbit durchführen, um einen Prototyp einer Batterie unter realen Weltraumbedingungen zu bewerten und zu validieren.
In Zukunft planen wir, die für die Weltraumdemonstration von Festkörperbatterien erforderliche Ausrüstung zu entwickeln und Verifikationstests durchzuführen. Wir planen, sie nach dem Herbst 2021 auf der ISS zu starten und etwa ein halbes Jahr lang Demonstrationsexperimente durchzuführen.
Bei einem Festkörper-Lithium-Ionen-Akku ist keine Temperaturregelung erforderlich, wodurch Größe und Gewicht der im Weltraum verwendeten Geräte und der Energieverbrauch gesenkt werden können. Darüber hinaus ist zu erwarten, dass sie in Raumfahrzeugen auf dem Mond und dem Mars eingesetzt werden, die strengere Temperaturbedingungen aufweisen, sowie in Rovers und Beobachtungsgeräten, die mobil sind und auf der Mondoberfläche arbeiten.
Basierend auf der von Hitachi Shipbuilding im Jahr 2016 entwickelten Batterie werden wir eine von JAXA und Hitachi Shipbuilding gemeinsam entwickelte Festkörper-Lithium-Ionen-Batterie verwenden.
Größe: 65 mm x 52 mm x 2,7 mm
Gewicht: 25g
Kapazität: 140 mAh (15 Zellen werden parallel geschaltet, um eine Leistung von ca. 2,1 Ah bereitzustellen)
Da ein Festelektrolyt verwendet wird, verfestigt er sich bei niedrigen Temperaturen nicht und da sich ein Festelektrolyt auch bei hohen Temperaturen nicht zersetzt, ist ein stabiler Betrieb auch bei einer Umgebungstemperatur von -40 ° C bis 120 ° C möglich.
Da kein flüssiges Material verwendet wird, tritt keine Flüssigkeit aus und da der Festelektrolyt feuerfest ist, besteht keine Gefahr von Feuer, Rauch oder Explosion.
Eine Batteriekonfiguration mit einer minimalen Menge an flüchtigen Komponenten wird realisiert, und selbst im Vakuum gibt es fast keine Expansion.