民用航天领域锂离子电池与固态电池团体标准研究报告民用航天领域锂离子电池与固态电池团体标准研究报告
一、研究背景与目标当前，全球民用航天正处于前所未有的快速发展期。
2025年中国商业航天发射达50次，占全年宇航发射总数的54%，入轨商业卫星311颗，占全年入轨卫星总数的84%。美国商业发射占比更是超过80%，SpaceX的猎鹰9号火箭2025年完成165次发射，较2024年增长约25%。这一爆发式增长为锂离子电池和固态电池在航天领域的应用创造了巨大机遇。
锂离子电池凭借其高能量密度（可达300Wh/kg以上）、轻量化（体积和重量仅为镍氢电池的1/3）、长循环寿命（数千次充放电）以及适应极端环境（-40°C至100°C）的能力，已成为现代航天任务的"能量心脏"。固态电池作为下一代技术，其能量密度可达300-550Wh/kg，相比传统液态电池大幅提升，且具有本质安全特性，在极端环境下可保持结构稳定。
本研究旨在全面梳理民用航天领域中锂离子电池与固态电池相关的团体标准情况，重点关注以下几个方面：
1. 2025-2026年国内外民用航天最火爆项目及发展现状
2. 锂离子电池和固态电池在民用航天中的具体应用场景
3. 相关团体标准体系，包括安全、性能、环境适应性、测试方法等
4. 目标市场分析，识别企业数量多、财力资源丰厚或技术水平高的细分领域
二、民用航天领域发展现状与热点项目
2.1 中国民用航天发展现状
中国民用航天在2025年迎来了历史性突破。国家航天局于2025年11月正式成立商业航天司，这是全球首个国家级商业航天专职监管部门，标志着中国商业航天正式纳入国家航天管理体系。政策支持力度空前，2025年底设立首期200亿元的国家商业航天发展基金。
从企业数量看，截至2025年底，全国商业航天公司（含产业链上下游）总数约895家，其中火箭制造与发射服务约286家。2025年全年注册商业航天相关企业2.57万家，同比增长55.1%，创近十年新高。从地域分布看，华东地区企业数量最多，占比23.7%，其次是华北地区，占比19.3%。
资本市场表现活跃，2025年商业航天行业融资总额达186亿元，同比增长32%。其中卫星应用（87亿元）、火箭制造（61.7亿元）、卫星制造（30亿元）成为最热门的融资方向。
2.2 美国民用航天发展现状
美国在民用航天领域保持绝对领先地位。SpaceX作为行业龙头，2025年猎鹰9号火箭完成165次发射，平均每2.3天执行一次任务。更令人瞩目的是，SpaceX的星链计划在2025年进入爆发期，全年星链卫星发射总数达3190颗，较2024年的1987颗增长60.5%。
蓝色起源的新格伦火箭也取得重大突破。2025年11月13日，新格伦火箭成功发射NASA的ESCAPADE火星探测器，并首次实现火箭一级海上回收。这标志着蓝色起源在可重复使用火箭技术方面取得了关键进展。
2.3 最火爆的民用航天项目
2.3.1 卫星互联网星座
卫星互联网星座是当前最火爆的民用航天项目。中国的两大星座计划正在加速推进：
GW星座（中国星网）计划发射12992颗卫星，截至2025年底已累计发射超120颗。2025年下半年进入密集发射期，仅7-8月间就密集发射6次。
千帆星座（G60）由上海垣信卫星牵头推进，计划一期实施1296颗卫星组网，最终目标是1.5万颗。截至2025年底已累计发射108颗，采用"一箭18星"模式。2025年10月，第六批卫星成功入轨，标志着该星座建设回归常态化。
美国的星链计划更是一骑绝尘。2025年SpaceX通过120次专门的星链任务，累计网络容量超过600太比特/秒。星链在2025年新增42个国家和地区市场，全球活跃用户超过270万，为600万以上用户提供高速低延迟互联网服务。
2.3.2 可重复使用火箭
可重复使用火箭技术是降低发射成本的关键。中国在这一领域取得重要突破：
蓝箭航天朱雀三号于2025年12月3日成功首飞，这是中国首枚可重复使用液氧甲烷火箭。该火箭全长76.6米，起飞重量约660吨，低地球轨道运载能力达21.3吨。虽然一级回收尝试未完全成功，但二级精准入轨，验证了关键技术。
中科宇航力鸿二号是中国首型面向太空旅游的可重复使用飞行器，具备30次以上重复飞行能力，单次可搭载7名乘客或3吨货物，最大飞行高度超100公里，失重时间约3分钟。中科宇航计划于2027年进行首次飞行测试，2028年正式开启载人太空边缘旅游服务。
美国方面，SpaceX的星舰项目持续推进。2025年10月13日完成第11次飞行测试，首次部署载荷（模拟星链卫星）并实现溅落。截至2025年11月，星舰助推器捕捉尝试5次，成功3次，成功率60%；超重型助推器海上软着陆成功率100%。
2.3.3 商业载人航天与太空旅游
太空旅游正从科幻走向现实。美国的进展尤为迅速：
SpaceX载人龙飞船2025年已完成多次载人航天发射。6月25日，猎鹰9号B1094成功将4名私人宇航员送往国际空间站，这是SpaceX今年的第3次载人航天发射。
蓝色起源新谢泼德在2025年10月8日完成第15次商业太空旅游任务。其票价策略更加亲民，早期票价约2800万美元，目前目标降至30万美元。
维珍银河太空船二号票价为45万美元/座，提供90分钟的亚轨道飞行，飞行高度50英里，失重时间约4分钟。
中国的太空旅游也在加速推进。2025年9月9日，中科宇航发布力鸿系列可重复使用飞行器，这是中国首型面向太空旅游的完全可复用飞行器。专家预测，2025-2030年亚轨道旅行票价有望降至50万元以内，2030年中国太空旅游市场规模将达1000亿元，占全球市场的30%。
2.3.4 深空探测
深空探测是展示国家航天实力的重要领域。中国的天问二号于2025年5月29日成功发射，开启中国首次小行星探测与采样返回任务。该任务计划对小行星2016HO3进行伴飞、探测、采样并返回地球，此后再对主带彗星311P开展科学探测，设计任务周期约10年。
美国方面，蓝色起源于2025年11月13日发射新格伦火箭，将NASA的ESCAPADE（逃逸与等离子体加速和动力学探测器）送往火星。这是蓝色起源首次执行火星探测任务，标志着其在深空探测领域的突破。
三、锂离子电池在民用航天中的应用场景
3.1 商业火箭中的应用
锂离子电池在商业火箭中扮演着关键角色，主要应用于以下几个方面：
飞行控制系统供电是最关键的应用之一。可回收火箭在回收阶段（如着陆腿展开、栅格翼调整）依赖锂电池提供瞬时高功率。这些电池需在再入大气层时承受高温、振动和剧烈加速度。
制导与导航设备的稳定运行离不开锂电池。火箭的制导计算机、传感器和通信模块需要稳定电源，锂电池因其高可靠性和快速响应特性成为首选。
应急与冗余电源系统至关重要。在火箭主电源（如燃料电池或太阳能板）失效时，锂电池作为紧急供电来源，保障飞行器安全着陆或故障诊断。
发射前地面支持系统也广泛使用锂电池。地面设备（如发射台监测系统、燃料加注装置）常使用锂电池作为备用电源，确保发射流程中断时仍能维持关键功能。
3.2 商业卫星中的应用
在商业卫星领域，锂离子电池的应用更加广泛：
主电源与储能系统是最核心的应用。卫星采用太阳能-电池组合系统，在光照期通过太阳能板充电，在地影期（地球遮挡太阳时）由锂电池供电。例如，SpaceX的星链卫星采用锂离子电池替代传统镍氢电池，显著减轻重量并提升储能效率。锂电池的体积和重量仅为镍氢电池的1/3，对小型卫星（如CubeSats）至关重要。
姿态控制与推进系统需要锂电池提供瞬时能量。电推进系统（如离子推进器）和姿态调整机构（如反作用轮、磁力矩器）需要锂电池提供瞬时能量。例如，Planet Labs的鸽子卫星利用锂电池支持短时高功率成像任务。
深空探测任务中，锂电池与放射性同位素热电发生器（RTG）结合使用，应对太阳能不足的情况。在远离太阳的深空任务中（如月球轨道卫星或火星探测器），这种组合尤为重要。
3.3 技术要求与挑战
民用航天对锂离子电池提出了极高的技术要求：
能量密度要求极高。航天级锂电池能量密度需达到300Wh/kg以上，以降低航天器整体重量，提升有效载荷能力。
循环寿命要求严格。现代航天级锂电池需支持数千次充放电，适应卫星长达10-15年的设计寿命。
环境适应性要求苛刻。通过特殊封装（如耐辐射外壳、热控涂层）和电解液优化，锂电池需在-40°C至100°C范围内正常工作，适应太空温差。
安全可靠性要求极高。卫星电池需通过10年太空辐照验证与10万次地面循环测试。SpaceX星链卫星采用磷酸铁锂（LFP）电池，通过DOD（放电深度）控制至30%延长寿命至15年，但能量密度仅180Wh/kg。
技术挑战主要包括：
热管理问题：太空温差大，锂电池过热可能导致热失控。解决方案包括采用相变材料（PCM）、热管技术或主动冷却系统（如国际空间站的锂电池模块）。
辐射与寿命衰减：长期暴露于宇宙辐射可能加速电池老化。解决方案包括使用抗辐射涂层、冗余设计（多组电池并联）及智能电池管理系统（BMS）监控健康状态。
四、固态电池在民用航天中的应用前景
4.1 技术优势与特点
固态电池在民用航天领域展现出巨大潜力，其技术优势主要体现在：
超高能量密度是最突出的优势。固态电池能量密度范围为300-550Wh/kg，较传统液态电池大幅提升，可显著降低飞行器、火箭等负载，完美匹配航天轻量化核心需求。
本质安全特性降低了航天任务风险。成熟的固态电解质无漏液、燃爆风险，且耐冲击性较好，在发射及深空环境中可保持结构稳定，避免电池热失控，降低在轨运行或深空探索的失效风险。
体积优势明显。取消隔膜和电解液后，固态电池成功"瘦身"30%，飞行器的载荷能力大幅提升，能搭载更多设备执行复杂任务。
4.2 应用场景与案例
固态电池在民用航天中的应用场景日益丰富：
近地轨道卫星是最有前景的应用领域。半固态电池（能量密度300-400Wh/kg）凭借技术成熟度和成本优势，将优先应用于通信卫星、遥感卫星等，替代部分液态锂电池。
深空探测任务中固态电池优势明显。在极端温度和辐射环境下，固态电池的稳定性远超液态电池，特别适合执行长期深空任务的探测器。
北斗卫星系统若采用固态电池，可提升在复杂轨道环境下的长期可靠性，确保全球定位服务不间断。
实际应用案例已经出现。2025年，中国计划完成20颗搭载固态电池的卫星发射任务，通过"引力一号"遥三任务实现搭载固态电池的卫星批量入轨。多家公司研发的高安全性固态电池已通过航天级环境测试，成功应用于某商业卫星的辅助能源系统。
4.3 市场前景与价值
固态电池在民用航天市场的价值惊人：
价格溢价巨大。银河航天2025年Q4起批量装星，单星5kWh，报价120元/Wh，比车用电池贵250倍，仍被一抢而空。NASA Gateway月轨空间站提前锁定120kWh硫化物电池包，单价120美元/Wh。
市场规模庞大。中国3.3万颗低轨星座仅固态电池增量就达165GWh，对应两千亿现货市场。长光、吉利、科工"遥感+物联网"小卫星同步招标，显示出巨大的市场需求。
技术发展路线清晰。短期（2025-2030年）半固态电池率先应用于近地轨道卫星和月球无人探测器；全固态电池在深海、低空领域的技术积累加速太空适配。
五、民用航天电池相关团体标准体系
5.1 标准体系概述
民用航天电池标准体系呈现多层次、全方位的特点。从标准类型看，涵盖了安全、性能、环境适应性、测试方法等各个方面。从制定主体看，包括国际标准（ISO、IEC、IEEE）、国家标准（GB、NASA、ESA）、行业标准（HB、SAE）和团体标准（T/系列）等多个层级。
特别值得关注的是，2024年以来，中国在航天电池标准制定方面取得重要进展。GB/T 43927-2024《航天器用锂离子蓄电池组安全设计与控制要求》于2024年4月25日发布，8月1日正式实施，填补了航天器用锂电安全设计的空白。
5.2 主要团体标准分析
5.2.1 中国宇航学会标准
中国宇航学会发布了一系列重要的团体标准：
T/YH 1009-2020《运载火箭用锂离子蓄电池组设计要求》规定了商业运载火箭用锂离子蓄电池组的设计依据、设计准则、设计内容、设计程序、设计方法、设计试验验证与要求等内容。
T/YH 1010-2020《运载火箭用锂离子蓄电池组验收要求》规定了运载火箭用锂离子蓄电池组验收的验收项目、检验验收规则、验收方法、包装和储存要求，适用于运载火箭用锂离子蓄电池组的交付验收。
5.2.2 中国航空器拥有者及驾驶员协会标准
T/AOPA XXXX-2024《航空可充电动力锂金属电池技术规范》（征求意见稿）正在制定中。该标准规定了航空可充电动力锂金属电池的技术要求，包括术语和定义、符号和缩略语、技术要求等内容。
5.2.3 中国中小商业企业协会标准
T/CASME 1938-2025《无人机用锂电池通用技术要求》于2025年3月7日发布，4月7日实施。该标准规定了无人机用锂电池的技术要求和试验方法，包括基本要求、电性能、环境适应性、安全要求等。标准特别强调了环境适应性要求，如低气压（11.6kPa下保持6小时）、温度循环（-40℃↔72℃循环10次）、振动（XYZ三向扫频振动后容量≥95%额定容量）等。
5.2.4 中国商业卫星产业联盟标准
T/CASMES 428-2024《商业卫星太阳电池阵通用规范》于2024年11月25日发布，12月1日实施。该标准规定了商业卫星太阳电池阵的要求、检验规则及交货准备，对电池的技术要求符合GB/T42633-2023中的规定。
5.3 国际标准参考
国际标准为中国标准制定提供了重要参考：
SAE AIR6343-2020《航空航天应用可充电锂电池系统的设计与开发》是美国汽车工程师学会发布的重要标准，为航空航天应用可充电锂电池系统的设计与开发提供指导。
ESA标准方面，W3A Eurostar 3000锂离子电池在轨经验报告显示，ESA的SMART 1探测器是首个测试太阳能电力推进技术的欧洲航天器，也是首个前往月球的欧洲航天器。
5.4 标准内容要点分析
5.4.1 安全标准
安全是航天电池标准的核心：
• 过充/过放保护是基本要求。电池组必须具备过充和过放电保护功能，防止电池损坏。
• 短路保护设计至关重要。标准要求设计应防止电池组在短路情况下发生危险。
• 热失控防护要求严格。电池组在高温环境下必须保持稳定，防止热失控。
• 针刺-挤压复合滥用测试成为新标准。适航标准将新增此测试，要求电池在30%形变条件下保持2小时不起火。
• 碳足迹要求纳入强制标准。航空电池碳足迹核算纳入ICAO 2026年强制标准，全生命周期碳排放需低于60kg CO2/kWh。
5.4.2 性能标准
性能标准涵盖多个关键指标：
• 容量要求明确。常温（23℃）放电容量需≥额定容量；低温（-20℃）≥80%额定容量；低温（-40℃）≥40%额定容量；高温（55℃）≥95%额定容量。
• 荷电保持能力要求。搁置30天后放电容量需≥90%额定容量。
• 循环寿命标准。≥650次（容量衰减至60%终止）。
• 交流阻抗控制。≤标称值。
5.4.3 环境适应性标准
环境适应性是航天电池的关键特性：
• 温度适应性要求极严。通过特殊封装（如耐辐射外壳、热控涂层）和电解液优化，电池需在-40°C至100°C范围内正常工作。
• 低气压测试必不可少。11.6kPa下保持6小时，电流/电压无突变。
• 温度循环测试严格。-40℃↔72℃循环10次，要求无泄漏、起火、爆炸等现象。
• 振动测试标准高。XYZ三向扫频振动（10-55Hz）后容量≥95%额定容量。
5.4.4 测试方法标准
测试方法标准确保了标准的可操作性：
• 充放电测试流程规范。按说明书充电后静置0.5小时测试。
• 密封性测试要求精确。303kPa氦气保压2小时，氦质谱仪检测，泄漏率需≤1.0×10^-7 Pa·m³/s。
• 循环寿命测试方法明确。以C1A充放电至容量连续三次＜60%额定值。
• 安全测试全面严格。包括短路保护（80mΩ线路放电至0.2V）、过充电保护（1.5倍电压/2倍电流充电90min）、过放电保护（放电至0V）、过温保护（90℃下2小时）等。
六、目标市场分析
6.1 企业数量维度分析
从企业数量看，以下细分领域最具潜力：
卫星应用领域企业数量最多。2025年该领域融资87亿元，位居各领域第一。中国的千帆星座、GW星座等大型星座计划，以及星算星座、星眼太空感知星座等创新项目，都需要大量卫星支持。仅千帆星座就计划部署1.5万颗卫星，市场空间巨大。
火箭制造领域企业活跃度高。2025年该领域融资61.7亿元，相关企业约286家。2025年底至2026年初，中国可复用火箭技术进入密集首飞期，包括蓝箭航天"朱雀三号"、中科宇航"力箭二号"、星际荣耀"双曲线三号"和星河动力"智神星一号"在内的多款可复用火箭将迎来首飞。
卫星制造领域需求旺盛。2025年该领域融资30亿元。随着卫星互联网的快速发展，小型化、批量化卫星制造成为趋势，对标准化电池产品需求巨大。
6.2 企业财力资源维度分析
从财力资源看，以下企业和项目最具投资价值：
上市公司龙头企业财力雄厚。中国电信市值5325.72亿元，中航成飞市值2069亿元，中国卫星市值1090.61亿元，中国卫通市值1580.77亿元。这些企业不仅资金实力强，而且在各自领域占据垄断地位。
获得大额融资的民营企业发展迅速。天兵科技2025年完成近25亿元Pre-D轮和D轮新增融资，在商业航天民营公司融资中排名第一。星河动力完成24亿元D轮融资，排名第二。
国家支持的重大项目资源丰富。国家航天局设立首期200亿元的国家商业航天发展基金，为相关企业提供了强大的资金支持。
6.3 技术水平维度分析
从技术水平看，以下领域和企业技术领先：
可重复使用火箭技术代表最高技术水平。SpaceX的星舰技术全球领先，猎鹰9号火箭已实现单箭15次以上复用。中国的朱雀三号虽然首次回收未完全成功，但二级精准入轨验证了关键技术。
卫星互联网技术创新活跃。SpaceX的星链计划技术领先，2025年网络容量超过600太比特/秒。中国的千帆星座、GW星座等项目也在加速推进技术创新。
深空探测技术要求最高。中国的天问二号任务设计周期约10年，需要在极端环境下长期工作的高性能电池支持。
6.4 地域分布特征
从地域分布看，产业集群效应明显：
华东地区企业数量最多，占比23.7%。该地区制造业发达，配套产业链完善，适合电池生产企业布局。
华北地区占比19.3%，位居第二。北京作为首都，集聚了大量航天科研机构和龙头企业。北京"南箭北星"的产业格局已显露雏形：亦庄新城打造火箭大街，海淀区集聚近200家商业卫星相关企业。
京津冀地区优势突出。河北保定涿州地处京津冀核心区域，可充分利用北京的技术资源和天津的制造优势，发展航天电池产业具有得天独厚的地理优势。
七、结论与建议
7.1 主要发现
通过全面调研，本研究得出以下主要结论：
• 民用航天市场爆发式增长创造巨大机遇。2025年中国商业航天发射50次，占比54%，美国商业发射占比超过80%。卫星互联网星座、可重复使用火箭、商业载人航天等领域成为最火爆的投资方向。
• 锂离子电池已成为航天能源系统的主力军。凭借高能量密度、轻量化、长寿命等优势，锂离子电池在火箭控制系统、卫星储能系统等关键应用中不可替代。技术要求包括能量密度≥300Wh/kg、循环寿命≥数千次、工作温度-40°C至100°C等。
• 固态电池展现出巨大应用潜力。能量密度300-550Wh/kg，安全性更高，在极端环境下稳定性更好。市场价格是车用电池的250倍，中国3.3万颗低轨星座对应两千亿市场。
• 团体标准体系初步建立但仍需完善。中国已发布T/YH 1009-2020、T/YH 1010-2020、T/CASME 1938-2025等团体标准，涵盖设计、验收、通用技术要求等方面。但在固态电池、深空探测等新兴领域，标准仍存在空白。
• 目标市场特征明确。从企业数量看，卫星应用、火箭制造、卫星制造领域企业最多；从财力资源看，上市公司龙头、获得大额融资的民营企业、国家支持项目最具实力；从技术水平看，可重复使用火箭、卫星互联网、深空探测技术要求最高。
7.2 标准制定建议
基于研究发现，对电池行业团体标准制定提出以下建议：
• 加快制定固态电池相关标准。固态电池在航天领域应用前景广阔，但目前相关标准几乎空白。建议优先制定《航天用固态电池技术规范》《商业卫星固态电池系统设计要求》等标准。
• 完善深空探测电池标准。天问二号等深空探测任务对电池性能要求极高，建议制定《深空探测用锂离子电池技术要求》《小行星探测器储能系统规范》等专项标准。
• 建立统一的测试方法标准。目前各标准中的测试方法存在差异，建议制定统一的《航天用电池测试方法通用要求》，提高标准的一致性和可操作性。
• 加强安全标准体系建设。随着商业航天的快速发展，安全要求越来越高。建议制定《商业航天电池系统安全评估规范》《可重复使用火箭电池安全设计指南》等标准。
• 推动标准国际化。积极参与ISO、IEC等国际标准制定，推动中国标准"走出去"，特别是在固态电池等新技术领域争取国际话语权。
7.3 市场机会建议
对于希望进入民用航天电池市场的企业，建议关注以下机会：
• 抓住星座建设机遇。中国的千帆星座、GW星座等大型星座计划需要大量卫星，对标准化电池产品需求巨大。企业应提前布局，参与标准制定，抢占市场先机。
• 布局可重复使用火箭市场。可重复使用火箭是降低发射成本的关键，对高可靠性电池需求迫切。企业应加强技术研发，提升产品在极端环境下的适应性。
• 关注太空旅游新市场。随着太空旅游的兴起，对轻量化、高安全性电池需求增加。中科宇航的力鸿二号等飞行器为电池企业提供了新的应用场景。
• 重视区域产业集群。京津冀地区特别是北京，集聚了大量航天资源。企业应考虑在该地区设立研发中心或生产基地，充分利用产业集群优势。
• 加强国际合作。积极参与国际航天项目，学习先进技术和管理经验。特别是在深空探测等领域，国际合作机会较多。
民用航天的快速发展为电池行业带来了前所未有的机遇。通过制定完善的团体标准体系，企业可以更好地把握市场机会，推动产业健康发展。建议行业协会、科研院所、企业加强合作，共同推动中国航天电池技术和标准的国际化进程。
(责任编辑：子蕊)