全球首艘鋰電池潛艇!日本「凰龍」號服役,比傳統鉛酸電池如何?

2020-03-07     谷火平

("凰龍"號)

據日本海上自衛隊消息,3月5號日本的第一艘蒼龍級潛艇"凰龍號"在三菱重工神戶造船廠交付入列。據日本《產經新聞》報道,"凰龍"號是 "蒼龍"級的第11艘,與前十艘"蒼龍"級不同,"凰龍"使用鋰電池代替傳統常規潛艇使用的鉛酸電池,是世界上首艘使用鋰電池提供動力的潛艇。

(日本海自接收"凰龍號"潛艇)

日本的前十艘蒼龍級潛艇使用的是從瑞典引進斯特林發動機AIP技術,簡單來說AIP潛艇不用常規的柴油機,能夠達到幾乎"靜音"的效果。這套系統通過攜帶液氧以供斯特靈發動機啟動,之後驅動發電機給潛艇上的鉛酸電池充電,再用電池的電力驅動潛艇的前進。此前潛艇上的蓄電池效率是制約潛艇航程的一大要素。

而鋰電池的能量密度要比鉛酸電池高上數倍,同體積的鋰電池,其儲電量至少是鉛酸電池的2倍,並且重量很輕。對於內部空間狹小的潛艇來說很合適。採用了鋰電池之後,預計"凰龍"號潛艇的航程將會大大提高。

(蒼龍級潛艇,水下排水量4200噸,艇上共65名艦員,裝備有六具533毫米魚雷發射管,最多裝備21枚89型魚雷,其也能發射"魚叉"潛射反艦飛彈)

其實無論是鉛酸電池還是鋰電池在我們的日常生活中都已經在廣泛的使用了。例如在電動汽車,以及電動摩托車上使用的"電瓶"實際上就是鉛酸電池,而我們使用的智慧型手機普遍都使用的鋰電池。我們可以直觀地感受到鋰電池要比鉛酸電池輕得多。既然這樣我們可以深入思考一個問題:為什麼不在電動汽車上使用鋰電池呢?因為鋰的化學性質十分活潑,如果電池的容量做大了會產生很高的危險性。鋰電池在放電或充電時,內部的溫度會持續上升,再加上活化過程中產生的氣體膨脹,導致內壓增大,如果電池外殼有破損,會導致漏液、起火甚至爆炸。(電池發燙相信大部分人都遇到過:手機持續高負荷運轉,比如連續打遊戲時,手機會發燙,大部分都是鋰電池的功勞。)

(潛艇AIP動力系統工作圖)

在潛艇上目前主流的AIP潛艇使用鉛酸電池也是這個原因。驅動潛艇前進的動力可比手機、汽車要大的多,必然要配備一塊巨大的鋰電池蓄電。而內部空間體積狹小,被各種作戰裝備塞滿,鋰電池在充電和放電時都會產生很大的熱量,往小了說會增大潛艇的熱源,容易被紅外探測器發現,往大了說就很容易因為過熱產生火災,乃至爆炸。

(某進口電動汽車使用的鋰電池也經常發生自燃事故)

前幾年韓國某星手機爆炸事件,其產生的源頭就是因為鋰電池的品控不過關,有的某星手機用著用著電池就自燃了。2013年一架波音787夢幻客機在機場檢修時突然著火,當時機上只有一名工程師,發動機並沒有啟動,事後發現就是日本湯淺公司生產的鋰電池發熱自毀了。

(2003年波音787客機上日本生產的鋰電池爆炸,導致了客機著火)


據悉此次日本"凰龍"號安裝的鋰電池也是日本湯淺公司研發,儘管該公司稱蒼龍級在換裝了鋰電池之後,能夠將之前水下持續航行兩周的時間延長到一個月,並且能夠大大減少浮出水面充電的時間,隱蔽性絲毫不比核潛艇差。但是卻隻字沒有提到該電池的安全性能是否得到了提高。

其實不光日本,韓國和我國都在水面艦艇,潛艇中進行鋰電池實驗,不過考慮到大型鋰電池的危險性我們並不急於去當這第一個吃螃蟹的人。而日本如此心急下水鋰電池潛艇,未來必然要冒很大的技術風險。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh/bgLktXAB3uTiws8K4l-z.html