日本最新锂电潜艇下水 号称领先世界
[ 编辑:usahrsh | 时间:2018-10-11 08:15:04 ]
近日，日本首艘、同时也是世界上首艘锂电池潜艇“凰龙”号下水，引发各界高度关注，有日本网友及日媒称该潜艇技术要比中国同级别潜艇先进10至15年。那么实际情况究竟如何呢？本期就此为您简析。 据日本《产经新闻》报道称，当地时间10月4日，苍龙级11号艇——“凰龙”号（SS-511）潜艇在三菱重工神户造船厂举行下水仪式。与前10艘苍龙级常规动力潜艇相比，“凰龙”号最大的区别是采用日本汤浅技术公司最新研发的锂离子聚合物电池，取代了使用传统铅酸蓄电池的“不依赖空气推进”（AIP）系统，由此成为日本首艘、同时也是世界上首艘锂电池作为动力的潜艇。锂离子电池的能量密度比铅酸电池高数倍，同体积的锂电池储电量比铅酸多2倍以上，而且重量更轻，十分适合在内部空间有限的常规动力潜艇上使用。为此有日本网民及日媒甚至打出了“‘凰龙’号的技术水平比世界同级别潜艇先进10至15年”的标题，那么实际情况究竟如何呢？
▲日本海自“凰龙”号锂电池潜艇的下水仪式现场照。 对于在水下作战的（常规动力）潜艇而言，对电池的依赖性要远高于水面舰艇。早在锂电池技术成熟之前，潜艇一直使用的是铅酸电池，这种电池最早由法国人普兰特于1859年发明，由于其具备价格低廉、原材料方便获得（电极由铅和铅的氧化物构成）等优点，适用于大电流放电环境，因此发明后在化学电源中一直占据绝对优势。在美国海军于1900年4月购买了其历史上首艘潜艇“霍兰”号（舷号SS-1，以潜艇之父，同时也是通用动力公司创始人约翰·菲利普·霍兰命名）后，英国很快也邀请霍兰帮助他们设计出英国的第一艘潜艇“霍兰”1号，这艘潜艇就使用了当时英国产的铅酸电池，至今各国潜艇仍在使用。
▲资料图片：英国的“霍兰”1号潜艇，摄于1991年。 但铅酸电池的缺点也十分明显，不仅体积大、重量大，电能转换效率较低，且由于电解液涉及硫酸等危险化工品，不利于长时间维护。但对于需要增加水下航行的持续性和隐蔽性的潜艇来说，提高电池的储电量和电能转化效率至关重要。随着AIP技术问世，通过携带液氧和废气循环的方式使潜艇柴油机实现了不依赖空气推进（搭载斯特林AIP系统的苍龙级潜艇可在水下连续航行两周，比未装AIP系统的常规潜艇水下续航时间高5倍，隐蔽性大幅增强），使得潜艇对高性能电池的依赖性有所降低，但并未解决铅酸电池的劣势问题。 随着近年来锂电池技术的不断成熟，潜艇设计师也开始考虑将锂电池作为铅酸电池的继任者使用。与铅酸电池相比，锂电池具有体积小、效率和功率密度高、充电快的优势，且无需液态电解液，便于维护。此外，在高功率情况下，锂电池的电容量是铅酸电池的2倍多，而充电时间大幅缩短，以德国在研的216型潜艇为例，只需充电2小时就能连续航行98小时。 尽管优势明显，但锂电池还存在一大潜在使用风险是容易发热起火，而且对意外碰撞较为敏感。此前使用锂电池的一架埃塞俄比亚航空公司波音787客机就曾于2013年发生过意外起火事故，而事后调查报告显示，起火原因就是因汤浅技术公司的设计缺陷所致。巧合的是，此次“凰龙”号使用的也是该公司生产的锂电池，至于相关工艺是否有所改进，安全性究竟有无提高？目前都是未知数。 单从技术方面而言，“凰龙”号可能具有开拓性意义，但是否真像有些媒体所说的“比别国常规动力潜艇先进10至15年”，现在断言还为时尚早。其实对于日本海自来说，“凰龙”号的试验性质也十分明显，有摸着石头过河的节奏，甚至暗藏一些技术缺陷也很难说。所以，外界莫不如等“凰龙”号服役一段时间后，再来做评价不迟。 近日，日本首艘、同时也是世界上首艘锂电池潜艇“凰龙”号下水，引发各界高度关注，有日本网友及日媒称该潜艇技术要比中国同级别潜艇先进10至15年。那么实际情况究竟如何呢？本期就此为您简析。 据日本《产经新闻》报道称，当地时间10月4日，苍龙级11号艇——“凰龙”号（SS-511）潜艇在三菱重工神户造船厂举行下水仪式。与前10艘苍龙级常规动力潜艇相比，“凰龙”号最大的区别是采用日本汤浅技术公司最新研发的锂离子聚合物电池，取代了使用传统铅酸蓄电池的“不依赖空气推进”（AIP）系统，由此成为日本首艘、同时也是世界上首艘锂电池作为动力的潜艇。锂离子电池的能量密度比铅酸电池高数倍，同体积的锂电池储电量比铅酸多2倍以上，而且重量更轻，十分适合在内部空间有限的常规动力潜艇上使用。为此有日本网民及日媒甚至打出了“‘凰龙’号的技术水平比中国同级别潜艇先进10至15年”的标题，那么实际情况究竟如何呢？ ▲日本海自“凰龙”号锂电池潜艇的下水仪式现场照。 对于在水下作战的（常规动力）潜艇而言，对电池的依赖性要远高于水面舰艇。早在锂电池技术成熟之前，潜艇一直使用的是铅酸电池，这种电池最早由法国人普兰特于1859年发明，由于其具备价格低廉、原材料方便获得（电极由铅和铅的氧化物构成）等优点，适用于大电流放电环境，因此发明后在化学电源中一直占据绝对优势。在美国海军于1900年4月购买了其历史上首艘潜艇“霍兰”号（舷号SS-1，以潜艇之父，同时也是通用动力公司创始人约翰·菲利普·霍兰命名）后，英国很快也邀请霍兰帮助他们设计出英国的第一艘潜艇“霍兰”1号，这艘潜艇就使用了当时英国产的铅酸电池，至今各国潜艇仍在使用。 ▲资料图片：英国的“霍兰”1号潜艇，摄于1991年。 但铅酸电池的缺点也十分明显，不仅体积大、重量大，电能转换效率较低，且由于电解液涉及硫酸等危险化工品，不利于长时间维护。但对于需要增加水下航行的持续性和隐蔽性的潜艇来说，提高电池的储电量和电能转化效率至关重要。随着AIP技术问世，通过携带液氧和废气循环的方式使潜艇柴油机实现了不依赖空气推进（搭载斯特林AIP系统的苍龙级潜艇可在水下连续航行两周，比未装AIP系统的常规潜艇水下续航时间高5倍，隐蔽性大幅增强），使得潜艇对高性能电池的依赖性有所降低，但并未解决铅酸电池的劣势问题。 随着近年来锂电池技术的不断成熟，潜艇设计师也开始考虑将锂电池作为铅酸电池的继任者使用。与铅酸电池相比，锂电池具有体积小、效率和功率密度高、充电快的优势，且无需液态电解液，便于维护。此外，在高功率情况下，锂电池的电容量是铅酸电池的2倍多，而充电时间大幅缩短，以德国在研的216型潜艇为例，只需充电2小时就能连续航行98小时。 尽管优势明显，但锂电池还存在一大潜在使用风险是容易发热起火，而且对意外碰撞较为敏感。此前使用锂电池的一架埃塞俄比亚航空公司波音787客机就曾于2013年发生过意外起火事故，而事后调查报告显示，起火原因就是因汤浅技术公司的设计缺陷所致。巧合的是，此次“凰龙”号使用的也是该公司生产的锂电池，至于相关工艺是否有所改进，安全性究竟有无提高？目前都是未知数。 单从技术方面而言，“凰龙”号可能具有开拓性意义，但是否真像有些媒体所说的“比别国常规动力潜艇先进10至15年”，现在断言还为时尚早。其实对于日本海自来说，“凰龙”号的试验性质也十分明显，有摸着石头过河的节奏，甚至暗藏一些技术缺陷也很难说。所以，外界莫不如等“凰龙”号服役一段时间后，再来做评价不迟。
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