《日本AIP潜艇改用锂电池 续航能力提升一倍》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2020-07-21
  • 日本第11艘苍龙级潜艇“凰龙”号今年3月入列,这是该国第一艘使用锂离子电池的潜艇。(美国海军新闻网站)

    美国《国家利益》双月刊网站7月15日发表凯莱布·拉森的文章《为何日本苍龙级隐形潜艇的杀伤力如此强大》,称日本海自苍龙级潜艇采用锂离子电池,最多可在水下连续航行两周,且采用AIP推进技术,可大幅降低水下航行噪音,具有较强的水下作战能力。文章摘编如下:

    日本海上自卫队将总共拥有12艘苍龙级潜艇。这些柴电动力攻击潜艇(首艇)最初于2009年入役日本海上自卫队,具有一些有意思的特点。

    日本建造的第一艘使用锂离子电池的潜艇“凰龙”号就属于苍龙级。一直以来,柴电潜艇上使用的电池与为汽车供电的电池——铅酸蓄电池——类似。与早前的铅酸蓄电池相比,锂离子电池的体积更小、重量更轻,却可以产生更大的输出功率。因此,锂离子电池具有一定的蓄电优势。

    锂离子电池的充电速度通常也要快于铅酸蓄电池,这就减少了潜艇浮出水面的时间——水面是潜艇极易受到攻击的地方,因此潜艇的水下续航能力大大提高。一些消息人士称,改用锂离子电池可使潜艇的水下续航能力提高一倍,最长可达两周时间。如果情况属实,苍龙级潜艇的水下续航能力相当不错。

    苍龙级潜艇也是日本第一艘使用“不依赖空气推进技术”(AIP)的潜艇。尽管该级潜艇是柴电动力潜艇,但其中一些潜艇可以将噪音较大的柴油发动机转换为噪音较小的斯特林发动机。

    苍龙级潜艇使用的斯特林发动机由瑞典斯特林发动机改装而成。这种独特的发动机使用瓶装液氧,从而有助于发动机内柴油的燃烧。这种推进系统的优势在于,它比传统的柴油发动机噪音更小(更难被敌军反潜声呐发现,本网注)。此外,其航程估计为6100英里左右(约合9800公里)。

    虽然该级潜艇未配备垂直导弹发射管,但可以通过布置于艇艏的6个鱼雷发射管发射美制潜射型“鱼叉”反舰导弹。这种导弹能够掠海飞行以躲避敌方雷达探测,其射程可达170英里(约合270公里)。此外,这些潜艇还配备重型鱼雷,而且可以布设反潜和反舰水雷。

    印度和澳大利亚都表示有意获得日本的潜艇技术,即便不是获得完全由日本建造的潜艇。尽管这将打破过去的做法,但如果日本潜艇将来出现在其他国家的海军中,这也完全不会令人震惊。

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    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-03-09
    • 据日本海上自卫队3月5日最新发布的消息,日本第11艘苍龙级潜艇SS-511“凰龙”号的交付入列仪式当天在三菱重工神户造船厂隆重举行。与此前建造的苍龙级潜艇不同的是,“凰龙”号是首艘换用锂电池的苍龙级潜艇,也是世界首艘完全用锂电池取代传统铅酸电池的常规潜艇。 可以看到受到新冠肺炎疫情的影响,日本自卫队对参加入列仪式的人数进行了一定限制,艇员们在列队时也都佩戴了口罩。 此前据英国《简氏防务周刊》报道,“凰龙”号属于全球最大的常规动力潜艇“苍龙”级,原本就具备极强的作战能力,而新电池可以让它的水下活动时间大幅增加,无异于“如虎添翼”。 该潜艇是日本第11艘“苍龙”级潜艇,长84米,标准排水量为2950吨,水中速度约20节。它于2015年11月开工建造,造价660亿日元(约合5.8亿美元)。虽然“凰龙”号的外观与其他“苍龙”级潜艇并无差异,不过该艇是全球首艘搭载锂电池的常规潜艇,其航速、连续潜航能力等都将获得有效提升,能大幅增强该艇的作战能力。 据介绍,对于常规潜艇而言,水下潜航时电池提供的能源堪称必不可少,此前各国潜艇均采用成熟和稳定的铅酸电池,但其潜力已经挖掘殆尽,难以继续提升。 2017年,日本电池企业GS汤浅公司宣布,日本建造中的最后两艘“苍龙”级潜艇将装备该公司研制的高性能锂电池。“在体积相同的情况下,锂电池储存的电量至少是铅酸电池的两倍,且还可以随着技术发展不断提升”。 报道称,此前服役的“苍龙”级潜艇在水下航行时使用不依赖空气的斯特林发动机,可以长时间不用浮出水面,但在高速潜航时仍需要铅酸电池提供动力。“凰龙”号更换锂电池后,不但活动半径和潜航时间大幅提高,而且在水下高速赶赴战区、抢占战位时也具备更明显的优势。
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    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
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    • 近期由西北工业大学纳米能源材料研究中心谢科予教授团队所研究的锂-二氧化碳电池,比同等体量的传统锂电池提升了7倍,而且所用材料更加环保。该研究在各类电子产品、交通工具甚至航空、航天领域具有广阔的应用前景。   在谢科予教授的实验室,一块圆形的纽扣电池引起了记者的注意,别看它个头小, 这就是谢教授团队一直研究的“锂-二氧化碳电池”。仔细观察发现电池的一侧并非封闭结构,而是由许多孔洞构成。据谢教授介绍,与目前已经大量商业化应用的锂电池相比,锂-二氧化碳电池最大的优势就是具有更高的能量密度。实验数据显示,其容量比是锂电池的7倍,假设我们现在使用的手机电池可以续航3天,未来使用同等重量同等体积的锂-二氧化碳电池或许可以使用21天甚至更久。   它的另一个优势就是利用二氧化碳气体提供电能,可谓是变“废”为宝。同时在整个能量转换过程中,比传统的锂电池更加绿色环保。   锂-二氧化碳电池具有巨大的发展潜力及应用价值,作为金属气体电池家族之一,其工作原理与传统电池相比都是全新的。谢科予教授团队从催化反应机理和电极的宏观设计入手解决这一难题。   由于之前没有做过此类研究,一切都是从零开始,从基础的实验体、实验条件方案到测试的设备装置都需要团队自己搭建。“我们摸索了一整年才把工艺搞清楚。”项目组成员王辉说。   团队攻克了在实验中遇到的诸多问题,设计了一种具有强界面电子相互作用的硫化锌量子点——氮掺杂石墨烯双向催化剂,首次将界面相互作用引入锂-二氧化碳电池,并深入揭示其作用机制。锂-二氧化碳电池的电化学性能得到了大幅度提升。   根据实验数据,目前谢科予教授团队所研究的锂-二氧化碳电池已经具备了在某些特定环境中应用的能力。“后续我们可能会围绕锂金属负极方面做一些保护,更好地提高电池的循环效率。”团队成员周丽娇称。除此以外,团队未来还将试图用固体聚合物替代现有的电解液,为锂-二氧化碳电池提供更多应用场景。