世界首艘鋰離子電池動力潛艇下水
發布時間:2018-10-09 10:20:55
關鍵詞:動力電池 鋰電池

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當地時間10月4日,日本海上自衛隊“蒼龍”級潛艇11號艇“應龍”號(JS Oryu,SS-511,日本媒體將其音讀漢字寫作“凰龍”,但該詞在漢語中無從可考,其平假名為“おうりゅう”,對應日文《山海經》中的“応竜”,中文寫作“應龍”,為一種翼龍,效力于黃禹,殺蚩尤夸父)在三菱重工神戶造船廠舉行下水儀式,日本海上幕僚長村川豐海將主持儀式。


“應龍”號下水儀式


有關媒體稱,“該艇是世界上第一艘采用和電動汽車相同的‘鋰離子聚合物’電池的作戰潛艇”(非鋰電池,單純的鋰電池為一次性電池)。單艇耗資660億日元(約合5.7億美元),相較于之前一艘“蒼龍”級的10號艇“翔龍”號536億日元的概算大幅上升。


日本電視臺公布的“應龍”號造價


以之前的“蒼龍”級“翔龍”號為例,該艇的動力系統采用的是斯特林AIP技術,即兩組3000馬力柴油機、四組100馬力“斯特林”熱力機作為主動力,配合傳統鉛酸蓄電池,二者分別在浮航或潛航狀態下發電驅動一臺推進用永磁電機。而“應龍”號則不同的是,根據日本防衛省《平成26年度裝備品壽命發展管理報告書》的資料,動力系統改進型“蒼龍”級,也就是“應龍”號在維持規格和航速不變的情況下,使用鋰離子電池替換掉整個“斯特林”熱力機的AIP動力和鉛酸蓄電池,變成了“純電動潛艇”,換句話說,“應龍”號重新做回了“柴電潛艇”,當然,此“柴電”已非同日而語。

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動力系統改進型“蒼龍”級和傳統型“蒼龍”級對比


眾所周知,鋰離子電池相較于鉛酸電池有著數倍的能量密度,簡單的對比,同體積的鋰離子電池蓄電量比鉛酸多一倍,但重量只有鉛酸的三分之一到五分之一。但是鋰離子電池存在的問題就是在放電過程中會產生比鉛酸電池更甚的熱量,大容量鋰離子電池尤為如此,同時鋰離子電池的作用過程是充電時鋰離子還原成金屬鋰,放電時金屬鋰又溶解成鋰離子。這一過程中的金屬鋰是一種極不穩定的物質,一旦泄露會劇烈反應發生爆炸,這一點在生活過程中想必也有所知曉,而且這個缺點是從本質上的無解。


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日本此前公布的“試做型潛艇用鋰離子聚合物電池”


實際上,日本早在“蒼龍”級10號艇“翔龍”號編列之前,也就是2014年前后日本就將潛艇用大容量鋰離子電池列入裝備計劃,包括“翔龍”號之后的“蒼龍”級將裝備鋰離子電池。這一時間節點正值日本松綁《武器出口三原則》,力推“蒼龍”級外銷競爭澳大利亞新一代潛艇之際,外銷澳大利亞的“蒼龍”級也將會取消AIP動力改用鋰離子電池。然而“翔龍”號開工之際并沒有絲毫跡象表明這一點,直到“應龍”號才上馬鋰離子電池。


然后日本拿這個電池跟中國的電瓶車電池做了個對比


據悉,動力改進型“蒼龍”級采用的鋰離子電池由日本杰士-湯淺(GS-YUASA)提供,杰士湯淺是由湯淺電池與日本電池兩家公司在2004年4月重組而成的世界第二大、日本最大的工業電池生產企業,豐田新能源汽車和本田新能源汽車使用的技術歸根結底都是杰士湯淺所提供的(豐田-杰士湯淺合資的“日本鋰能源”和本田-杰士湯淺合資的“日本藍能”),國際空間站所使用的電池也是由杰士湯淺提供的,盡管如此,在“應龍”號所應用的鋰離子電池具體規模、技術追溯則一概不知,如何解決鋰離子電池的固有缺陷也是。


新潛艇所采用的“新型潛航通氣管發電技術”


總而言之,“應龍”號使用了大規模鋰離子電池取代了“斯特林”熱力機,傳動機械的大量減少賦予了“應龍”號相較于“斯特林”潛艇更加優越的靜音性能,同時大規模鋰離子電池所帶來的爆發能量輸出也相較于多臺慢慢悠悠的“斯特林”也更強,賦予了“應龍”號更好的瞬時機動能力。但是,鋰離子電池在這方面的缺點也更加暴露,首先,依靠柴油機的充電時間更長,也就是潛艇更多的在浮航狀態或通氣管航行狀態,潛航狀態完全依靠鋰離子電池,其水下續航力想必也有所降低。因此,就目前的科技水平下,鋰離子電池潛艇和燃料電池潛艇相比還是有所差距的。


“3000噸型潛水艦”29SS概念


同時有分析認為,“應龍”號上馬鋰離子電池也可能反映出了日本潛艇用燃料電池技術目前并不成熟,無法銜接好下一代海自潛艇,也就是“蒼龍”級的后續艇——“3000噸型潛水艦”(29SS,首艇已在2017年12月開工),所以先使用“蒼龍”級的最后兩艘進行鋰離子電池試驗,做好兩手準備。同時,日本還在平成21年度“政策評価書”中展開了新型潛航通氣管發電技術的研制,以提高鋰離子電池潛艇在通氣管航行狀態下的充電速度。按照目前的資料判斷,日本新一代潛艇29SS的前期批次可能也會使用鋰離子電池作為水下主動力。

稿件來源: 中外艦聞
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