潜艇也玩纯电动？世界首艘锂电池潜艇下水！
文/懒人
最近这几年，在世界军事装备这方面，航母、护卫舰、战斗机等总是各国关注的热点，潜艇表示很委屈，于是在最近抢了个头条，大出风头！
10月4日，日本海上自卫队最新一艘“苍龙”级潜艇11号艇“凰龙”号在三菱重工神户造船厂举行下水仪式。
这个头条抢的很成功，把局座都震惊到了~局座对这个“凰龙”号很感兴趣，为啥呢？因为这个潜艇是世界上第一艘采用锂离子电池作为动力的实战型潜艇。
（来源：日本海上自卫队）
先来看这个“苍龙”级潜艇，这级潜艇很容易让人联想到日本之前的“苍龙”号航母，“苍龙”号航母是二战期间日本的一艘轻型航母，在中途岛海战中被美国航空母舰“大黄蜂”号、“企业”号和“约克城”号的舰载俯冲轰炸机攻击，引起弹药库爆炸，失去动力，随后由己方驱逐舰用鱼雷击沉。
苍龙号航空母舰
而日本“苍龙”级潜艇则是日本自二战后建造的排水量最大的潜艇，水下排水量达到三千多吨。首艘苍龙号（SS-501）由三菱重工神户造船厂负责建造，于2007年下水，2009年服役。按照日本防卫省早年的规划，日本将以一年一艘的速度建造“苍龙”级潜艇，分别由川崎重工和三菱重工建造。
（来源：维基百科）
“苍龙”级的任务使命包括反潜、反舰、巡逻警戒、编队护航、封锁、破坏海上交通线、情报收集与监视、布雷和特种作战等多项任务，是一型既能执行近海巡逻警戒任务，也适合远洋作战的大型多用途常规潜艇。
大家知道，潜艇除了攻击性之外还有比较重要的一点是隐蔽性，而“苍龙”级潜艇绝对算得上是一个厉害的水下杀手。
（来源：AP Photo / Eugene Hoshiko）
从动力来看，该型舰是日本第一款采用斯特林发动机式绝气推进系统（AIP）的潜艇，日本也成为世界上继瑞典（哥特兰级潜艇）后第二个采用斯特林发动机（AIP）系统的国家。
“苍龙”号的推进系统包括2台柴油机、4台斯特林发动机和1台主推进电动机。水面最高航速为12节，水下最高航速为20节，与亲潮级潜艇基本相同。但是由于采用斯特林AIP发动机，“苍龙”级就具备了良好的水下续航能力，可以在水下航行两周多，水下续航时间比未装备AIP系统的常规潜艇高约5倍，具有很强的隐蔽性。
（来源：en.wikipedia.org/ Christy Hagen, U.S. Navy）
而如今最新一艘“苍龙”级更是采用了锂电池作为动力，锂电池是什么概念？
自第一艘现代潜艇诞生起，电池就应用在潜艇上，当潜艇下潜之后，所有的设备就需要电池来提供动力，目前大多数潜艇电池采用的是已经成熟的铅酸电池技术。第一艘采用铅酸电池的潜艇是HOLLANⅠ型潜艇，在1901年下水，由60块铅酸电池驱动，每块电池重413千克。但铅酸电池呢，缺点就是体积大重量大，储电能力和效率比较低，充放电循环次数有限，维护也很麻烦，这对于在水下航行的潜艇来说就很容易暴露。
（来源：Jeffrey Jay Price, U.S. Navy）
前10艘“苍龙”级采用的AIP技术，用两组柴油机、斯特林热力机配合传统铅酸蓄电池，来给潜艇提供动力，而“凰龙”号则采用锂离子电池替代了铅酸蓄电池。据悉，同体积的锂离子电池蓄电量比铅酸多3倍以上，也就是说两组相同体积的电池，锂电池重量更轻、储电能力和效率更高，不用频繁上浮充电，增加了潜艇的水下续航能力和隐蔽性。潜艇也变成了“充电2小时，潜航好几天”~
（来源：日本海上自卫队）
据《产经新闻》称，“该艇是世界上第一艘采用和电动汽车相同的‘锂离子聚合物’电池的作战潜艇”。日本防卫省在《平成26年度装备品寿命发展管理报告书》提到，“凰龙”号在维持规格和航速不变的情况下，使用锂离子电池替换掉整个“斯特林”热力机的AIP动力和铅酸蓄电池，变成了“纯电动潜艇”。
那么问题来了，这个“纯电动潜艇”贵不贵呢？据悉，这一艘耗资660亿日元（约合5.7亿美元），和首舰“苍龙”号600亿日元价格差不多。
（来源：日本海上自卫队）
日本防卫省官员曾透露，在2021年前，日本海自将打造一支拥有22艘潜艇的水下部队。而日本目前正在进一步改进和提高潜艇的性能，这艘“凰龙”号潜艇算是日本的“试验品”，为日本下一代使用锂电子电池的“次世代潜艇”的研发铺路，也大幅增加了日本的水下作战力量。
这么先进的潜艇技术，也让局座感慨万千，局座认为这是潜艇技术的划时代革命，是一个重大开创性历史事件~
新闻来源：澎湃新闻、环球网等
潜艇用锂电池，其实没有那么神
据日本媒体报道，当地时间10月4日，日本苍龙级常规潜艇11号艇“凰龙”号下水，该艇首次全面使用锂电池，被媒体称为是潜艇用电池的“革命性突破”。
众所周知，电池是常规潜艇的主要电源，也是核潜艇的备用电源和应急电源，所以电池性能的优劣直接决定潜艇性能和作战能力。如果电池性能不佳，提供电力不足，潜艇就跑不远跑不快，机动能力大大受限，浮出水面充电时间更长，被暴露的风险也大大增加。正因如此，潜艇用电池的研制与应用一直受到世界潜艇制造国的高度重视。
那么，潜艇用电池的基本性能要求有哪些？目前潜艇用哪种电池？
总体看，对潜艇用电池最主要的性能要求是成本低、容量大、寿命长、充电时间短和安全性好。铅酸蓄电池是少有的几种接近主要性能要求的电池，因此自第一次世界大战以来，潜艇用电池大都是铅酸蓄电池。
铅酸蓄电池技术成熟，可靠性高、安全性好、使用寿命长、易于维护，不过它的缺点在于能量密度小容量低，因此经常需要将数百个单体电池串联使用，造成电池体积大、重量重、占用空间大等问题，且必须配置庞大的辅助系统才能保证工作。对于铅酸蓄电池的这些问题，在技术上改进和提高的空间已经不多。
与铅酸电池相比，锂电池的出现，从理论上将大大提高潜艇性能。
一是锂电池的体积与重量更小，同体积产生的电能至少是铅酸蓄电池的3倍，有助于减轻潜艇重量，节省空间，提升潜艇的续航能力和机动性。
二是锂电池的充电速度快、效率高，能大大减少潜艇上浮充电时间，从而增强潜艇的隐蔽性与生存能力。
三是锂电池没有记忆效应，不需要为延长寿命遵循过多严格的电池充放电要求，潜艇可根据任务需要和战场环境随时充放电，有效提高了潜艇的作战灵活性。
不过，受限于目前的技术和工艺水平，锂电池仍存在诸多难以克服的问题，因此，其应用前景受到质疑。
首先是安全性。锂电池在使用或充放电时散发出较多热量，而潜艇内部是一个完全封闭的空间，如果解决不好散热问题，就会增加潜艇的红外辐射量，进而增大潜艇的可探测性风险，并影响潜艇的工作可靠性和稳定性，甚至引发火灾等安全事故。
其次是成本高昂。一般情况下，锂电池成本比传统铅酸电池高几倍，而一艘潜艇上需要的锂电池数量很多，再加上配备辅助系统，无疑加大了潜艇费用。
鉴于这些问题，锂电池在潜艇上的应用目前仍处于初级阶段，且并非最理想的潜艇用电池。未来，一方面必须进一步改进锂电池的制作工艺、降低成本、提高可靠性，逐步加大它在潜艇上的推广或普及程度；另一方面仍需继续开发其它潜艇用电池，例如燃料电池等。
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