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航天系统里用到的各种电池

用户:用户:NM逻辑666 时间:2025年12月27日 12:47

上海港湾(SH605598)蔚蓝锂芯(SZ002245)乾照光电(SZ300102)

航天系统(如卫星、空间站、运载火箭、深空探测器等)的能源系统主要由发电系统(太阳能电池阵)和储能系统(蓄电池组)两大部分构成。随着商业航天的爆发,技术路线正从昂贵的专用定制向低成本、工业化方向演进。

一、 航天系统核心电池类型与技术路线

航天电池技术正处于由传统“高贵”材料向“高性价比”新材料转型的关键期,主要分为光伏发电与化学储能两大类。

1. 空间光伏发电系统(太阳能电池)

这是航天器的“心脏”,负责在光照期将太阳能转化为电能,同时为负载供电并给蓄电池充电。

三结砷化镓电池 (GaInP/GaAs/Ge) 地位:当前市场绝对主流,占据高价值通信卫星、深空探测及高轨卫星市场。 特点:光电转化效率高(>30%)、抗辐射能力强、耐高温、衰减慢。 局限:原材料稀缺(锗、镓)、制造工艺复杂(MOCVD)、成本极高(约60-70美元/W,是晶硅的3-4倍),难以满足数万颗低轨卫星的低成本需求。

晶硅电池 (Si) / P型HJT 地位:商业航天(如Starlink)降本的首选,正重新回归低轨卫星市场。 特点:工艺极其成熟、成本低廉(约20美元/W)、抗辐射性能较好(尤其是P型HJT)。SpaceX已向电池厂提出具体晶硅规格要求。

钙钛矿及叠层电池 地位:下一代颠覆性技术,被视为太空能源的终极方案。 特点:极低成本(原材料仅为传统光伏的1/10)、高比功率(800-1000W/kg,减重50%+)、柔性可卷曲(适配折叠太阳翼)、弱光发电好、具备自修复能力(热真空退火可恢复被辐射损伤的效率)。

2. 空间储能与动力系统(化学电池)

负责在地影期(无光照)为航天器供电,或为火箭伺服机构、星箭分离装置提供瞬时大功率能源。

锂离子电池:目前主流采用18650或21700圆柱形锂电池组。相比传统的氢镍电池,锂电池能量密度更高、无记忆效应。SpaceX的星链卫星和火箭均大量采用工业级高可靠性锂电池。

凝聚态/固态电池:下一代高能技术。宁德时代的凝聚态电池单体能量密度达500Wh/kg,已进行民用电动载人飞机等航空级合作开发,未来有望应用于对重量极度敏感的航天器。

二、 主要生产企业与竞争格局

航天电池市场呈现“体制内国家队主导高端、民营企业抢占商业航天”的格局。

1. 核心生产企业全景图

2. 重点企业深度解析

上海港湾(商业航天电源龙头):

公司已建成空间级钙钛矿电池产线及柔性太阳阵总装线。

实战业绩:产品已配套“吉林一号”、吉利未来出行星座等,成功保障16颗卫星发射,40余套电源系统在轨运行。

技术壁垒:唯一拥有钙钛矿电池在轨(超3个月)稳定运行数据的企业,拥有19项核心专利。

蔚蓝锂芯(SpaceX 隐形冠军):

通过合作伙伴MOLI进入SpaceX供应链。SpaceX的火箭和卫星需要大量高倍率、高可靠性的圆柱电池(如18650/21700规格),蔚蓝锂芯是这一细分领域的稀缺标的。

中国电科18所 & 航天八院811所:

这两家机构是国内航天电源的“黄埔军校”,几乎垄断了国家重大航天工程(如神舟、嫦娥、北斗)的电源系统份额。商业航天领域的许多民营技术团队也多源自这两家机构的转化或孵化。

三、 行业发展趋势

柔性化与大型化:随着卫星功率需求的提升(如太空数据中心需GW级能源),传统的刚性太阳翼难以满足需求。柔性卷绕式太阳翼(类似画卷展开)成为主流,银河航天已发射全球首款卷式全柔性太阳翼卫星。

钙钛矿替代砷化镓:在低轨卫星互联网建设中,成本是核心考量。钙钛矿电池因其低成本、抗辐射和轻量化优势,预计将逐步取代砷化镓,成为低轨卫星的主流选择。

储能电池高能化:为了减轻发射重量,储能电池正向更高能量密度(>300Wh/kg)的固态、凝聚态电池演进,同时要求具备低温大倍率放电能力。

总结:航天电池领域,光伏发电侧重点关注上海港湾、乾照光电及光伏龙头(东方日升、钧达股份)的跨界渗透;储能侧重点关注进入SpaceX供应链的蔚蓝锂芯以及技术领先的宁德时代。


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