日本苍龙级潜艇用锂电池(日本海上自卫队苍龙级潜艇)

使用锂电池的潜艇到底有没有前途

这是个讨论题  日本的就是采用的电池不用斯特林发动机(日本一直在搞锂电池的潜艇）

前一段热火朝天的新能源车-锂电池概念也和潜艇有关系，各国潜艇正在用锂电池替代铅酸电池。

传统常规潜艇在水下采用电动机推进，电动机的电力由蓄电池提供，但是常规潜艇能够携带的蓄电池是有限，所以它在水下不能航行太长的时间，一般在400海里左右，就需要上浮用柴油发动机给蓄电池充电，这样就容易被对方反潜兵力发现，因此常规潜艇一个重要的发展方向就是研制不依赖空气的推进系统-AIP系统，以提高水下活动能力，进入新世纪以后，各国海军常规潜艇一个重要的发展方向就是AIP化，普遍认为今天一艘潜艇如果没有AIP或者不具备改装AIP系统的能力，就没有竞争能力。

039B型潜艇是中国研制的最新一款常规动力潜艇，近日，该型号潜艇的最新改进情况再次曝光。可以看出，改进后的093B型潜艇，围壳上部两端做了圆弧处理，围壳与艇身的连接处也做了填角处理，看起来更具流线感。

中国海军也装备了AIP潜艇，这就是039A/B型常规潜艇，根据海外的资料，斯特林发动机的优点就是技术成熟、结构简单、成本低、可靠性较高，被认为是一种成熟的AIP系统，除了中国之外，瑞典、日本也先把了斯特林发动机作为潜艇的AIP系统，不过这个系统也有自己的缺点，首先就是它仍旧有用了机械动作系统，会增加潜艇的噪声辐射，需要采用浮筏减振系统进行降噪，另外系统的功率较小，难以支持潜艇以较大的速度进行潜航。

德国在研制AIP潜艇的时候，先把的是燃料电池AIP系统，与斯特林发动机相比，燃料电池的优点就是能量转换效率很高，燃料电池通过电化学方式直接将化学能转变为电能，省去了热机发电时所必须经过的复杂的转换过程，减少了能量损耗，可以得到较高的能量转换效率，可以达到70-80%左右，还有就是噪声低，这是燃料电池AIP系统最大的优点，燃料电池的工作过程是能量的直接转换，不需要机械系统参与，这样就相当于去掉了潜艇的一个噪声源，安静性能又是潜艇最主要的性能，所以燃料电池这一点是非常宝贵的系统维护保养、制造加工很方便，由于系统无机械运动部件，因此就没有磨损造成的故障，同时对于零部件的加工要求低，也便于制造加工，通过集中控制装置可以实现对各个辅助系统的控制，便于实现自动化。

新加坡国防部在IMDEX 2015亚洲海事展上，与德国蒂森克虏伯船舶系统有限公司签订了购买两艘新型218SG型潜艇的合同。德国U212潜艇采用了燃料电池AIP系统。

不过燃料电池也存在一系列缺点，一个主要的缺点就是它需要大量的氢，而氢气的储存和运输是非常复杂的，需要用贵金属作为催化剂，价格和成本较高，这也是限制它实用的一个主要障碍。

尽管如此由于燃料电池噪声低这个优点，还是吸引各国将其用于潜艇AIP系统，除了德国之外，俄罗斯、西班牙、意大利也计划采用燃料电池AIP系统。有消息说日本新一代潜艇也计划将现有潜艇的AIP系统由斯特林发动机更换为燃料电池AIP系统。

国内很早就开始研制燃料电池系统，80年代又将燃料电池车作为新能源车一个重点发展方向进行攻关，目前国内燃料电池的性能已经达到较高的水平，根据相关资料，燃料电池客车的推进功率已经达到100KW级，而德国的燃料电池潜艇AIP系统的功率大约在200-300KW左右，所以外界一直在推测中国海军可能会采用燃料电池AIP系统替代现有的斯特林发动机作为下一代潜艇的AIP系统。

2015年11月2日上午，日本海上自卫队第八艘最新型苍龙级AIP动力潜艇在川崎神户造船厂下水，并命名为赤龙号，舷SS-508。按照日本海上自卫队的解释，赤龙号代表了镇守南方的龙。本艇预计2017年3月服役。苍龙级首艇苍龙号SS-501是在2007年下水，基本建造速度为每年一艘！

从目前来看，随着中国海军新一代核潜艇的发展，未来国产常规潜艇肯定不会象039A/B这样继续大型化，而是可能会退回到近海执行作战任务，兼顾远洋作战能力，因此它的吨位可能会在2500-3000吨级左右，也就是说它的吨位比德国的212/214潜艇可能要稍大一些，这样燃料电池AIP系统的功率应该在300KW左右，以国内目前的技术水平，已经能够在满足需要。

从目前来看，燃料电池AIP系统应该是中国在高技术发展过程“寓军于民，以民促军”的一个典型，通过燃料电池车的研制，攻克了燃料电池、模块、控制系统的技术难关，研制新能源车，打破了国外车企在这方面的垄断，在此基础，将这个技术转移到军用领域，避免了因为技术难度太大，等成装备研制时间较长，拖延进度的情况发展，从而达到了较好的效果，应该说这种方法可以在一些高技术、新概念武器装备发展之中借鉴和发展。

潜艇上用的蓄电池是什么种类的电池

铅酸蓄电池、银锌电池（仅美国2艘潜艇试验艇装备）、锂电池（仅18年10月4日下水的日本苍龙级“凰龙”号装备）。

蓄电池仓

从一战到现在，潜艇的蓄电池绝大部分都是铅酸电池，和普通汽车用的蓄电池一样，铅酸电池性能稳定可靠，使用的原材料易于获得且廉价，本身结构简单易于维护，反复使用寿命长，易于维修翻新。现代的常规潜艇，根据吨位和设计要求，大概拥有240-480块电池，总重量120-300吨左右，是潜艇里占空间最大，排水量最大的一个单一功能组件，会消耗潜艇至少10%左右的排水量。

现代的潜艇用铅酸电池，尺寸通常在470X470mm见方，高度1200到1500之间，重量450-610KG左右，电池放电电压2.1伏，潜艇电池的容量根据放电速度变化比较明显，标准的电池应该标注放电时间0.5，1.5，5，50(有些国家45)小时的数据，由于短时间快速放电会造成电池内阻减少，电池迅速过热，铅酸电池的短时间放电能力比长时间放电能力差了至少一倍以上，国际上通常比对电池一小时或5小时放电的指标。

比如德国209级潜艇用的瓦特75型蓄电池，放电能力大约4750Ah。我国033潜艇使用的电池是苏联22AK，重500KG，放电能力约4400Ah，70年代末我国033改和早期037型潜艇使用国产的铅-1电池，重625KG，放电能力大于6000Ah。

潜艇用铅酸电池的寿命比较长，但充放电循环次数还是有限的，国产电池早期充放电寿命只有100次，国际上主流水平大约400-500次左右，日本潜艇的寿命也偏短，只有300次左右，这方面最好的是法国电池，80年代末就能实现750次循环寿命。潜艇铅酸蓄电池寿命到了并不是电池不能用了，它只是电池蓄电能力下降了20%以上了，可以通过电极养护和补充更换电解质对电池进行翻新，铅酸电池的总寿命实际上是很长的，在寿命期里可以耐受多次电池翻新。

俄罗斯基洛级潜艇使用46Cy型电池，容积262升，重652KG，一小时放电率6000Ah，50小时放电率12000Ah，寿命2.5年，636使用44型电池，充放电能力基本一致，寿命提高到4年。阿穆尔级原计划使用426型电池，寿命提高到5年，充放电能力据称最多可提高18%。

总体上铅酸电池的技术水平还是德国比较先进，一方面209系列在7，80年代保持长期畅销，另一方面德国在常规潜艇方面科研投入非常巨大，德国潜艇电池都由瓦尔塔生产，产品以出来的年份命名，主要有45，55，65，75，85等型号，其中65主要配用在自用的206级，75配用在209，85和后面更新的电池配用在214(部分212采用锂电池)。75电池重450KG，寿命可达6年，一小时放电可达8400AH，50小时放电16944Ah。

从上面可以看到，技术的进步对潜艇电池的影响还是非常巨大的，单体电池的进步对潜艇本身性能提高也是明显可见的，除了单体电池以外，具体型号的电池总数和排水量的关系，决定了潜艇的水下性能，以法国阿戈斯塔级常规潜艇为例，阿戈斯塔级潜艇排水量1700吨，使用两组共320只法国NX型电池，单只重326KG，一小时放电能力5000Ah,50小时放电11000Ah，短时最大功率3360KWh,可以支持最大速度达20.5节。

而使用最广泛的德国209级排水量1200吨，使用480只瓦尔塔75电池，短时放电可达8467KWh，可以支持潜艇最大速度22节连续工作2.3小时。潜艇的设计对电池组的选择，对潜艇性能影响也是非常巨大的，德国209级潜艇选择大电池组设计，水下高速运动能力持久，低速自持力也较长，因此在70，80年代的潜艇市场独树一帜，一家就占据了大半江山。

上世纪50年代，美国用“大青花鱼”号常规动力高速试验潜艇试验过银锌电池。有文章指出，1500吨排水量的潜艇使用了220吨电池，可以让1500吨的潜艇以33节的速度活动1.5小时，这是首次常规潜艇达到核潜艇的运动能力。不过银锌电池价格过于昂贵，制造这些电池的银锭还是从美国国库中借出来的。

近日（208年10月4日），日本第11艘苍龙级“凰龙”号常规动力潜艇下水，这也是世界上第一艘使用锂离子电池作为动力的潜艇。

早在2014年日本海上自卫队就宣布，2015年开工的苍龙级潜艇将革命性地采用锂离子电池。

日本苍龙级潜艇，为何会被称为是世界上最奇葩的潜艇？

因为日本暂时无法拥有核动力的潜艇，正是这样的原因，促成了世界常规潜艇设计中的奇葩——苍龙级潜艇。

日本的潜水艇是最先进的潜水艇，日本媒体称其为海上忍者，并主张这是世界上首次在常规潜艇领域亮相。2015年2月，澳大利亚政府宣布，日本、德国和法国成为共同开发新一代澳大利亚潜艇的最终候选国家。但是，4月26日，澳大利亚宣布从日本撤军，法国接到了澳大利亚海军12艘潜艇的大量订单。合同的总额是500亿美元。潜艇招标结果显示，日本推进的盎格鲁级潜艇是世界上最先进的常规潜艇。日本主张苍龙级潜艇是现有的多功能潜艇，但其功能远不如别的潜艇。

由于潜艇的设计特点，它不具备收集，监测和挖掘近海情报的能力。由于日本受《和平宪法》的约束，苍龙在设计时没有考虑过将来配备对地攻击巡航导弹，因此没有对地攻击能力。此外，苍龙级潜艇可以说是世界上最大的常规潜艇，但这并不值得夸口。我们必须知道，在潜艇设计领域，苍龙被视为负面教材。由于其对海上和海上作业的设计考虑，该潜艇的性能非常中等。在近海，苍龙号无法利用小型安静的常规潜艇的优势，很难在深海中与核潜艇匹敌。

苍龙级核潜艇的变位非常接近核动力潜艇，但它的战斗能力远不如核动力潜艇。当最大水下航速为20节时，电池只能支持一个小时，所以只能依靠其他信息手段来了解敌方水面舰队的导航路线，并提前设定好路线。日本媒体曾夸耀苍龙级潜艇是航空母舰的杀人武器，这显然是一种自慰行为。常规潜艇的特性决定了它的操作区域和方法。当然，与核动力潜艇相比，他们有自己的特点。但是，在日本暂时无法拥有核动力潜艇，无法与海上航空管制相抗衡的情况下，开发大型常规潜艇也是无能为力的。

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