日本锂电池潜艇号称世界最强常规潜艇！日本“大鲸”号服役，锂电池比AIP好用？|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

号称世界最强常规潜艇！日本“大鲸”号服役，锂电池比AIP好用？

3月9日，日本最新型“大鲸”级常规潜艇的首舰“大鲸”号正式交付日本海自服役。根据日本媒体的报道，“大鲸”号潜艇的排水量是3000吨，计划将会被部署到神奈川县的横须贺基地。

随着这艘潜艇的正式服役，日本海自2010年制定的潜艇部队扩军计划已经正式完成，日本潜艇从冷战时期的16艘，扩充到了现在的22艘，如果把两艘“春潮”级训练潜艇也算在内的话，其现役潜艇总数已经达到了24艘，而且全部是清一色的大型常规潜艇，由此不难看出，日本海自的水下作战力量还是比较强悍的。

（日本海自“大鲸”级常规潜艇首舰“大鲸”号正式交付海自服役）

“大鲸”级常规潜艇是日本“苍龙”级的发展型号，其尺寸、吨位、外观和苍龙级都非常相似，但是由于日本习惯于“藏着掖着”，在公开潜艇吨位的时候，一般只说水面排水量，因此“苍龙”级潜艇虽然公开吨位为2950吨，但是其实际的水下排水量高达4200吨。

同样，“大鲸”级潜艇虽然号称是3000吨，但这很显然也是水面排水量，其水下排水量则要超过4200吨。日本的常规潜艇之所以造这么大，一个主要原因是日本受美国和国内宪法的双重制约，不能开发核潜艇，因此日本就建造大吨位的远洋常规潜艇来部分替代核潜艇的职能。

（大鲸号潜艇，2020年10月下水，外形吨位都和苍龙级潜艇大致相当，和苍龙级有很强的传承性）

日本的“大鲸”级潜艇在武器装备和声呐雷达等探测系统方面也和苍龙级一脉相承，没有特别突出的亮点，其主要的特点在动力系统。因为日本无法建造核潜艇，因此对于能够让常规潜艇长期潜伏水下活动的AIP技术非常重视（AIP即不依赖空气动力装置），很早就从瑞典引进了“斯特林发动机”的样品和技术。苍龙级潜艇前10艘都采用了斯特林发动机，但是日本从苍龙级的第11艘开始，应用了全新的锂电池替代了原先由斯特林发动机组成的AIP系统。目前全球只有日本的常规潜艇采用了锂电池技术。

（日本海自苍龙级潜艇上使用的斯特林发动机，功率不足且故障不断，最终日本放弃了斯特林发动机，转而改用锂电）

值得注意的是，我国其实和日本基本同时期从瑞典引进了斯特林发动机的技术，但是多年来，我国不但自用版常规潜艇大规模使用斯特林发动机组成的AIP系统，就连出口巴基斯坦的S-20P型常规潜艇也装备AIP，那么斯特林发动机技术和锂电池技术，哪一种在常规潜艇使用方面更占优势呢？对此我们不妨来比较一下中日两国的AIP技术差异。

（出口巴基斯坦的S-20潜艇的模型，该级潜艇使用了中国自产的斯特林发动机）

锂电池技术本身是一个非常先进但已经比较成熟的电池技术，我们现在使用的手机、平板电脑包括电瓶车等，大多都使用的是锂电池。锂电池具备充电快、电容大、体积小等特点，同等体积重量的锂电池，其电容是铅酸电池的3倍，但是正常充电时间只有铅酸电池的三分之一，而且还可以使用快速充电技术，让充电时间更短。所以常规潜艇如果把现在普遍使用的铅酸电池全部换成锂电池的话，这些锂电池充一次电，所能驱动潜艇航行的距离也足以满足一般战术需求。

（锂电池技术其实已经比较成熟，如今我们所使用的手机，大部分都使用锂电池）

日本潜艇之所以要用锂电池替代AIP，原因在于，日本自行仿制的斯特林发动机，只能达到瑞典原装发动机大约70%的功率水平，而且故障率远远高于瑞典的原装货，这就导致安装了斯特林发动机的前10艘“苍龙”级潜艇故障频繁，且动力不足，严重影响该型潜艇正常的战备部署。而日本的锂电池技术相对比较成熟，所以日本使用锂电池替代斯特林发动机属于“扬长避短”。

（中国目前有多种AIP型常规潜艇可供出口，也可以根据客户需求提供订制服务）

和日本有较大差别的是，中国在引进斯特林发动机后，不但仿制获得了成功，而且在瑞典原装发动机的基础上进行了技术升级，进而开发出中国自己的斯特林发动机，而且中国自产的斯特林发动机的功率超过了瑞典原装货的50%！

另外，中国海军有核潜艇，常规潜艇本来就是给核潜艇打辅助的，所以中国的常规潜艇吨位上普遍比日本小，但是发动机功率却比日本潜艇大！所以中国的常规潜艇使用国产大功率斯特林发动机完全不影响潜艇的正常运行，甚至某些技术参数还要超过瑞典原厂产品！所以中国现在建造的常规潜艇已经是一水的AIP潜艇。

（中国常规潜艇已经普遍装备了大功率斯特林发动机，性能甚至比原厂产品更好）

因为对于斯特林发动机技术掌握的程度不同，造成了如今中日两国常规潜艇AIP技术“分道扬镳”，中国在持续探索并完善自家的斯特林发动机技术，并且已经开始大量向国外出口，比如巴基斯坦订购的S-20P型潜艇，就装备了中国自研的AIP系统；日本由于始终没能有效掌握斯特林发动机技术，加之潜艇吨位巨大，不得已只好改用锂电池替换原先的斯特林发动机，试图走另外一条AIP系统之路。

（军港内的日本潜艇，注意：X尾舵的是苍龙级，十字尾舵的是亲潮级）

不过锂电池和铅酸电池相比，虽然有不少技术优势，但是其缺陷也是显而易见的。首先就是锂电池容易起火和爆炸。这一点相信很多朋友对于早些年三星手机爆炸事件还是记忆犹新，而且近年来，手机移动电源爆炸起火的事件也偶有发生，技术证明锂电池在充电和放电时容易发热进而导致火灾，而且一旦遭遇到压力变化或者撞击等意外情况，就很容易爆炸。一艘潜艇上要安装几万块锂电池，这些密集排列的电池在充电和放电时必然处于高热状态，再加上潜艇在水下活动，一旦触礁或遭遇深水炸弹攻击，震动和撞击很容易引爆本来就不稳定的锂电池，这是锂电潜艇所面临的最大威胁。

（起火燃烧的锂电池电瓶车，这还只是一块锂电池，而潜艇上有几千上万块锂电池）

同时频繁的高强度快速充电和放电，会严重影响锂电池的寿命，根据统计，在相同使用强度的情况下，锂电池的寿命只有铅酸电池的一半左右，如果在潜艇这般恶劣的环境中使用，锂电池的寿命会更短，这也在客观上影响锂电潜艇的战备部署。

总而言之，日本选择锂电作为本国潜艇的动力系统，并不是真的因为锂电比斯特林发动机性能更好，而是日本的斯特林发动机技术实在不过关，没有办法才选择了锂电池作为替代品，说直白一点那就是：日本选择锂电潜艇是无奈之举。

难以置信！日本锂电池潜艇问世5年了，中国类似装备还未公开？

【军武次位面】作者：乐乐

2007年12月5日，日本神户市中央区三菱重工神户造船厂，为最新建造的一艘“苍龙”号潜艇，举行了隆重的命名和下水仪式。日本当时确实有骄傲的资本，毕竟能独自完成先进AIP常规动力潜艇的国家，放眼全球也没有几个。有些巧合地是，就在几个月前，中国海军搭载AIP系统的新一代039B型首艇，也顺利完成下水。预示着经过几十年努力后，中国海军在常规潜艇领域，终于初步追上日本，而双方的进一步较量也随之开始。

▲日本海自“苍龙”级潜艇

所谓AIP系统，是Air Independent Propulsion系统简称，也就是不依赖空气推进系统。一般资料往往简单的解释为，AIP系统能降低潜艇被发现概率，提高生存力，这种描述并没有错，但也造成了不少误解，事实上AIP系统的应用限制是很大的。常规动力潜艇的最大短板，就是动力系统对氧气需求巨大，在上浮经通气管接触空气充电时，不仅很容易被对手反潜装备发现，而且本身电量不足难以机动，非常脆弱（二战中德军大量U艇在这一阶段战损）。上世纪80年代，苏联、西德等在常规潜艇领域技术雄厚的国家，创造性地提出AIP系统新理念。统一后的德国，则在1993年突破了单块功率34kW的质子交换膜燃料电池技术，并随即将其应用到212A型潜艇上，成为全球第一款燃料电池AIP潜艇。

▲德国212A型潜艇性能出色、表现不凡

在212A正式服役前的1996年，瑞典就已其A-19型“哥特兰”号潜艇投入使用，这是全球第一艘实用型AIP潜艇，只不过其搭载的却是斯特林发动机。作为当下AIP潜艇的两条主要技术路线，斯特林发动机和燃料电池结构差别很大，理论性能也有不小差距，但实际表现相似度较高，应用范围也很接近。具体来说，载有AIP模块的潜艇，平时仍然以铅酸电池为水下能量来源，只有在潜艇进入预定作战区域或者情况特殊时，才会启动AIP系统，以低速在水下缓慢移动（期间不需上浮充电），伺机完成作战行动。

▲瑞典“哥特兰”号潜艇开启了AIP新时代

需要注意的是，由于AIP系统在设计时不需要空气参与反应，因此其工作时需使用一次性耗材，这意味着AIP模块往往只能支持一艘潜艇，以3到6节的低速航行400-600海里。在实际使用中，一艘AIP潜艇最多只能启动一到两次AIP模块（准确的说往往只有一次），然后就需要返回专用港口补给耗材，AIP模块才能再次使用。这种设计与诸多影视作品中，角色短暂的“爆发”、“强化”状态有异曲同工之妙，只不过AIP潜艇爆发是的隐蔽性能，或者说是“隐身”。不需要太多的军事素养，也能意识到AIP系统严重缺乏灵活性，再考虑到潜艇为搭载AIP模块付出的重量、空间和噪声代价，AIP系统可以说自诞生起就注定只是过渡设计。

▲潜艇AIP模块本质上只是一种短时间爆发能力

然而，不管是斯特林发动机还是燃料电池，天然存在的限制都很难彻底取代铅酸电池成为主能源，作为辅助能源已经是极限。因此，有志于发展常规潜艇的海上力量，均开始寻找其他技术路线，最终锂电池成为众国公认选择。由于进入新世纪后欧美国家的去工业化浪潮，法国、德国虽然率先完成了锂电池动力潜艇验证试验，但最终第一个真正建造锂电池动力潜艇的国家，却是日本。其在建造10艘“苍龙”型AIP潜艇后，将第11艘“凰龙”号修改为锂电池动力，并于2018年10月4日完成下水。两年之后，韩国宣布其自主设计建造的KSS-III潜艇第二批次，也已搭载锂离子动力电池开工建造。之后，日本海自新一代“大鲸”级潜艇，则全面应用锂离子电池动力技术，开启了日本海自潜艇装备的新时代。

▲日本海自新一代“大鲸”级潜艇

国产039B虽然与日本“苍龙”同时开始下水，最终039B建造数量更是远超后者普通型号的10艘（锂电池改型建造了2艘），但外界期待已久的039系列锂电池改进型，却一直没有得到官方证实。从锂电池技术来说，中日韩是当下全球锂电池领域的前三甲，而中国则是当之无愧的首位，常年占据全球超过50%的份额（其中仅宁德时代就占据30%以上的市场）。没有道理在日韩已经取得突破的情况下，中国因缺乏技术积累不能前进。因此，舆论普遍猜测最新的039C，搭载了国产锂电池动力系统，但这始终没有得到官方证据佐证。美国海军到是在2022年递交了一份报告，认为中国039C搭载了锂电池动力，并且是结构极为特殊的斯特林加锂电池结构。

▲疑似是039C的国产新潜艇

就目前来说，锂电池动力的优势在于上浮充电效率极快（功率越大，效率越快），只需很短时间就能结束充电下潜。再加上其放电效率也很出色，除了造价略高之外（日本“凰龙”号比前一艘造价高了约1.1亿美元），取代铅酸电池并无问题，但AIP模块的存在还有一些争议。现阶段日韩路线比较激进，选择彻底放弃AIP模块，开始全面发展锂电池动力。而法德等国家，则规划了锂电池加燃料电池的结构。后者的优势在于保留了“爆发”能力（无需上浮充电），但付出了结构偏重的代价，而前者则截然相反（充电快并不代表不需要上浮充电）。

▲核潜艇则是中国海军的另一个重要优势

中国在燃料电池领域的积累并不算深厚，贸然应用的可能性不大，039C无论从哪方面来看都应该搭载了锂电池动力，但是否会继续安装斯特林AIP模块，还很难说。而相比于10多年前，需要借鉴引入的俄制“基洛”潜艇，才能勉强与日本“苍龙”并肩的情况，如今039C已然凭借自身力量，与“大鲸”一样站到世界巅峰。也许再过个10年，中日在常规潜艇领域就能真正分出胜负。