鋰潛艇
關注創建者：wuzhang8403 創建時間：2018-10-09
鋰潛艇的實例教程
10月4日，日本海上自衛隊最新一艘蒼龍級常規動力潛艇SS-511凰龍號正式下水，而這也是蒼龍級的第11艘艇。
和前10艘同型艇所不一樣的是，該艇取消了被稱為常規潛艇戰力倍增器的AIP不依賴空氣推進系統，改為使用日本湯潛技術公司(GYT)最新研發的鋰離子聚合物電池（現在很多小型的超薄充電寶就是鋰離子聚合物電池，它和鋰離子電池雖然都叫鋰電池，但實際上有區別）來為潛艇水下潛航提供動力和電力。據悉這種鋰電池組是湯潛公司于今年3月份剛剛投入量產的新產品，而按照設計它們被安裝在凰龍號的艇底，充滿電后能夠長時間的支持蒼龍級潛艇在水下以20節的最大航速持續航行。
“
其實電池這種儲電設備在艦船上的使用時間已經有上百年了，而潛艇這種主要在水下作戰的裝備相比于水面艦艇而言，對電池的依賴又要更大一些。
”
在鋰電池技術成熟之前的數十年里，潛艇主要使用的都是已經發展的非常成熟的鉛酸電池，這種電池最早是1901年由英國的CHLORIDE公司使用在HOLLANⅠ型潛艇上，之后由于其具備技術成熟、性能可靠且廉價的優點，所以直到現在都仍然是各國潛艇使用的主要電池。但是鉛酸電池的缺點也很明顯，那就是它的體積和重量太大，而儲電比能卻又很低，所以不僅效率低下，而且要充滿電很費時間，再加上它里面的電解液涉及到硫酸這些危險化工產品，所以維護起來也非常的費勁和不安全。
展開 “凰龍”號
據環球網援引日本媒體報道，當地時間10月4日，日本最新一艘“蒼龍”級潛艇“凰龍”號在三菱重工神戶造船廠舉行下水命名儀式。“凰龍”是日本海上自衛隊第11艘“蒼龍”級潛艇，舷號“511”，與前10艘“蒼龍”級潛艇相比，“凰龍”號最大不同之處在于采用鋰離子電池替代了鉛酸蓄電池，“凰龍”號也成為世界上第一艘采用鋰離子電池的潛艇。
“蒼龍”級潛艇是日本海上自衛隊現役最新銳的潛艇，該型艇水下排水量達到約4200噸。“蒼龍”級潛艇計劃建造12艘，分別由川崎重工和三菱重工建造。自2007年首艇下水以來，至今保持著每年1艘的建造下水速度。在動力方面，前10艘“蒼龍”級潛艇仍然和世界其他采用AIP的常規潛艇類似，采用瑞典“斯特林”系統。 而“凰龍”號在設計之初，就以“鋰離子電池推進”為噱頭，該艇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”。
據了解，鋰離子電池的能量密度比鉛酸電池高數倍，同體積的鋰離子電池蓄電量比鉛酸多3倍以上。在同等體積下，既減輕重量又增加了潛艇的電能。 “凰龍”號潛艇換裝能量密度更高的鋰離子電池，其水下續航力和安靜性將進一步提高，綜合作戰能力將更強。據日本《產經新聞》報道，該艇耗資660億日元（約合5.7億美元），而第10艘“蒼龍”級潛艇“翔龍”號耗資為536億日元。
有報道稱，“凰龍”號目前擔負著為日本下一代潛艇——“次世代潛艇”進行鋰離子電池試驗探索的任務。
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日本就是因為對斯特林發動機的缺點心生不滿，在第11艘“蒼龍”級潛艇“凰龍”號上轉而改用鋰電池。
鋰離子動力電池在提高常規潛艇續航力、高速機動性和隱蔽性等方面有著相當大的潛力。
中國是全球最大的鋰生產國，同時也是鋰電池技術最先進的國家之一，因此在該潛艇上應用鋰離子動力電池也并非完全是異想天開。
日本新材料的領先優勢具體如下: 鋰電池隔板占比達50%，飛機及汽車用碳纖維占比達70%，海水淡化逆滲透薄膜占比50%，高端多層陶瓷電容器用納米級鈦酸鋇占比80%，300mm太陽能電池半導體電路板占比達70%，有機EL材料占比達90%，聚乙烯醇膠卷占比達80%，用于燃料電池的氧化鋯占比達60%，用于汽車、電子的合成鎂氧占比達70%。
將海上無人裝備進行聯網，是未來監視、數據收集、誘餌、重要設施保護和港口、掃雷、潛艇探測的關鍵手段，也是限制主力艦暴露以及壓制/摧毀敵方裝備的重要工具。隨著無人機Swap參數改進、生產成本降低，在不久的將來幾乎可以實現完全自主能力，未來數百架微型無人機可以同步飛行，同時執行偵察或攻擊任務。
1 燃料電池動力系統構型燃料電池動力系統中的二次儲能電池可以有多種類型,包括鋰離子電池?鎳氫電池和超級電容器等?因此,燃料電池動力系統存在多種構型方案,目前常用的燃料電池動力系統構型方案見表2?
表2 常用的燃料電池動力系統構型方案
1.1 單一燃料電池構型
單一燃料電池構型只包含燃料電池一個能量源,單一燃料電池動力系統基本結構如圖1所示,包括燃料電池系統?整車控制器?DC/DC?逆變器和電機等部件
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此次的“機智”號無人機肩負著極為復雜的火星勘測任務，其機身內裝載了微型計算機、鋰電池、傳感器和攝像頭等基礎設備，以及慣導、激光測高計、傾斜計、加速度計、陀螺儀等儀器，此外，還附帶一塊太陽能電池板為鋰電池進行充電，總得說來，荷載壓力是比較大的。該無人機的共軸反向雙旋翼螺旋槳是由碳纖維泡沫夾心結構制成，四根支撐腿選用的也是碳纖維復合材料。
歷史上，太陽能無人機上采用的儲能電池先后有銀鋅電池(Ag-Zn)、鎘鎳電池(Ni-Cd)、氫鎳(Ni-MH)電池、鋰離子電池(Li-ion)、鋰硫電池(Li-S)和燃料電池等[108]。常見儲能電池特性[123]如表2所示，鋰離子電池和鋰聚合物電池在太陽能無人機領域應用最為廣泛[124]。
該平臺采用混合電驅動技術,以柴油機為原動機,裝備鋰離子電池,通過6個輪轂電機驅動平臺前進[19]；除此之外,該平臺配備自主導航系統,能以80 km/h速度行進中躲避障礙,具有實時人工操縱和自主機動的能力。Crusher和APD地面無人機動平臺在極端環境下具有較好的燃油經濟性、較高的生存能力和較強的承載能力,展現了下一代軍用無人機動平臺對各種類型越野路面突出的適應能力和機動性能。
植保無人機上常用是鋰聚合物電池（Li-polymer，又稱高分子鋰電池），具有能量密度高、更小型化、超薄化、輕量化，以及高安全性和低成本等多種明顯優勢，是一種新型電池。
