中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊:現(xiàn)代常規(guī)潛艇的動(dòng)力電池從鉛酸電池向鋰電池發(fā)展,已經(jīng)是公認(rèn)的方向——這是目前唯一一種發(fā)展到高度成熟階段、且經(jīng)濟(jì)上可以承受大量使用的高能電池。比如銀鋅電池性能很好,但價(jià)格太高,只能用在特定型號(hào)上。
這種趨勢(shì)除了鋰電池儲(chǔ)能更優(yōu)越——特別是大功率放電(潛艇高速前進(jìn))時(shí)的電量水平遠(yuǎn)超鉛酸電池以外,關(guān)鍵原因之一就是鋰電池相較于鉛酸電池,維護(hù)上要省事得多。
此次阿根廷海軍潛艇爆炸,阿根廷軍方發(fā)言人稱是高濃度氫氣所致;而該艇上唯一的氫氣來(lái)源,就是鉛酸電池組。
鉛酸電池和鋰電池在安全性上各有優(yōu)劣,現(xiàn)在的情況是鋰電池在安全技術(shù)上正在不斷進(jìn)步、而且已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)完善的地步;這使得它的儲(chǔ)能和高功率放電等方面的優(yōu)勢(shì),形成了常規(guī)潛艇在未來(lái)動(dòng)力性能提升的最大突破方向。
216級(jí)潛艇
事實(shí)上鋰電池早就開(kāi)始在一些小型潛水器上使用,比如美國(guó)特種部隊(duì)的水下迷你潛艇采用的就是由通用原子公司提供的鋰電池。而正在探索以鋰電池作為主要?jiǎng)恿υ吹囊膊恢皇侨毡荆聡?guó)216型潛艇、俄羅斯拉達(dá)潛艇,甚至包括中國(guó),都有份。
現(xiàn)在日本蒼龍潛艇開(kāi)始用鋰電池取代傳統(tǒng)AIP系統(tǒng)+鉛酸電池,理由是鋰電池的電量大幅度提升,已經(jīng)使?jié)撏?chǔ)存的總動(dòng)力能量與過(guò)去持平。完全依靠電池組,免去中途依靠小AIP充電的流程,能大大提高使用中的任務(wù)靈活性。
斯特林AIP機(jī)組
斯特林AIP機(jī)組在潛艇艙段中的布置
有人評(píng)論認(rèn)為,中國(guó)潛艇通過(guò)改進(jìn)AIP的供電形式,使?jié)撏斑M(jìn)過(guò)程中能給電池供電,就不需要更換電池類型。這是對(duì)船舶一竅不通的典型表現(xiàn)。這種說(shuō)法的愚蠢和無(wú)知程度,和聽(tīng)技術(shù)人員介紹某個(gè)隱身材料信號(hào)降低10db,就說(shuō)重量大幅降低是一樣的。
無(wú)論是不是采用日本蒼龍式的設(shè)計(jì)思路——加大電池容量/取消AIP;在技術(shù)水平足以保證安全的前提下,用鋰電池取代鉛酸電池,都能為潛艇帶來(lái)巨大的性能提升。
中國(guó)現(xiàn)有AIP系統(tǒng)供電構(gòu)架的改進(jìn),在鉛酸電池上能有用,在鋰電池上就會(huì)更加有用。何況為了減小艇內(nèi)體積占用、重量、噪聲;AIP機(jī)組本身的總功率有限,同時(shí)負(fù)擔(dān)潛艇推進(jìn)和給主電池充電的情況下,能分給電池充電的功率是天上掉下來(lái)的嗎?
除了內(nèi)部空間寸土寸金,不要以為潛艇就不在乎減重
把AIP對(duì)主電池組充電能力的提升,和電池本身性能的提升對(duì)立起來(lái),這是要蠢到何種境界?魚(yú)與熊掌可以兼得的時(shí)候,為什么一定要撿一個(gè)丟一個(gè)?腦溝回被臉皮里的豬油填平了嗎?
潛艇的阻力隨著速度加大而急劇升高,航速增大一倍,需要八倍以上的推進(jìn)功率克服阻力增加;從典型的5節(jié)巡航速度,提升到最大20節(jié)的沖刺航速,功率加大需要達(dá)到原來(lái)的64倍。
俄中的常規(guī)潛艇最大航速采用一小時(shí)放電制進(jìn)行評(píng)估,全力沖刺下,電量只能維持一個(gè)小時(shí)。西方的潛艇設(shè)計(jì),由于思路理論不同,更看重速度而非時(shí)間;往往采用15分鐘放電制,電池以超載50%的電流進(jìn)行放電——這是西方常規(guī)潛艇最大航速較高的關(guān)鍵原因之一。
無(wú)論是東方還是西方,常規(guī)潛艇的沖刺,要么是搏命一擊,要么是亡命跑路,沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。這個(gè)時(shí)候潛艇的電池容量大一分,得手或者逃生的幾率也高一分。
同樣體積和重量的鋰電池,本身儲(chǔ)存的能量就比鉛酸電池要多很多,這已經(jīng)是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)了。而且鉛酸電池還有一個(gè)極大的毛病:放電時(shí)候越是電流大,它可用的容量就越是急劇降低。
鉛酸電池一樣會(huì)燒毀甚至爆炸
波音787起火鋰電池
相同標(biāo)稱容量的鉛酸電池,鋰電池,都以潛艇最大航速需要的電流進(jìn)行放電的話;鋰電池這時(shí)候能實(shí)際釋放出來(lái)的電量,可以達(dá)到鉛酸電池的2倍以上甚至更高。
波音787鋰電池起火,和三星手機(jī)一樣,過(guò)度壓榨電池安全極限引發(fā),實(shí)際上采用合理的防護(hù)設(shè)計(jì),現(xiàn)代鋰電池已經(jīng)能提供足夠高的安全性,足以使用在潛艇上。
在鋰電池技術(shù)、特別是其安全性能和對(duì)應(yīng)的檢測(cè)管理技術(shù)得到可靠驗(yàn)證的前提下,鋰電池取代鉛酸電池,對(duì)于常規(guī)潛艇的性能提升幫助是極其明顯的。
日本蒼龍潛艇的電池組進(jìn)行了換代提升,中國(guó)的潛艇就堅(jiān)持不換鋰電池才是正確的?(作者署名:候知健)




