作為柴電潛艇水下航行動力的來源，電池性能對柴電潛艇的航速、續航力、水下航行時間等多方面產生影響，直接制約著柴電潛艇的實際作戰能力。目前，鉛酸蓄電池作為柴電潛艇的傳統電池能源，構型笨重，容易釋放有毒易爆氣體，越來越不能適應現代海戰的需求?，F代柴電潛艇迫切需要進行一次“能源革命”，而鋰離子電池將成為這場革命的引領者。
鋰離子電池的構造和優勢
相對于傳統的鉛酸蓄電池，鋰離子電池具有更好的性能：比容量高，這是鋰離子電池最大的優勢，無論是單位質量的能量，還是單位體積的能量，均比鉛酸蓄電池高出至少2倍；單電池輸出電壓高，平均輸出電壓值是鉛酸蓄電池的3倍；自放電率低，自放電率是電池內自發反應引起的化學能損失，其自放電率小于每月2%；使用壽命長，鋰離子電池的循環次數高達1000次，是鉛酸蓄電池的4倍；安全性好，鋰離子電池在充、放電過程中，只需鋰離子的嵌入和脫出，將電池過熱和內部短路的概率降到最低。
鋰離子電池原理圖
一般來說，鋰離子電池主要由正極板、負極板、電解質、隔膜紙、鋼殼及蓋板等組件構成。正極板由氧化鈷鋰、氧化鎳鋰、氧化錳鋰等材料組成；負極板由碳材料（包括石墨、軟碳和硬碳）制成。電解質是電池內化學反應工程中鋰離子來回移動的載體，其主要材料是碳酸酯類有機溶劑。處于正、負極之間的分離隔膜紙通常采用聚丙烯和聚乙烯制成，防止兩極直接接觸而導致的電池內部短路。鋼殼是鋰離子電池化學反應的容器，蓋板在整個電池系統中起到密封和輸出電源的作用，它們均由不銹鋼或者高級鋁材采用激光焊接成形。
工作原理
鋰離子電池的工作原理是建立在“搖椅理論”上的，充電時鋰離子從正極脫出，通過電解質到達負極，得到電子后與碳材料結合變為鈷酸鋰。放電時，鋰離子從負極析出，通過電解質到達正極，重新回到層狀鈷酸鋰骨架中，恢復到充電前的狀態。由于鋰離子電池在充、放電過程中，鋰離子在正負極之間往返嵌入和脫出，就像搖椅一樣搖來搖去，所以又被稱為“搖椅電池”。
日本未來鋰離子電池同現有蓄電池的對比
得益于鋰離子電池的體積小、質量輕、能量密度高、循環壽命長、無毒無污染等優點，已經被各海軍強國所重視。各國海軍都希望能夠將鋰離子電池應用于新一代的柴電潛艇。據估算，如果柴電潛艇應用了鋰離子電池之后，全速航行和經濟航速航行下的水下續航力將分別提高3倍和5倍；如果非核AIP潛艇應用了鋰離子電池，將使非核AIP潛艇在上述兩種工況下的續航力提高3倍和7倍。這將極大的提高常規動力潛艇在現代海戰條件下的作戰效能、隱蔽性和生存能力。
發展現狀和前景
目前，德國、法國在常規動力潛艇應用鋰離子電池技術上處于世界領先地位。德國在20世紀90年代初開始探索潛艇用鋰離子電池技術，霍瓦茲德意志造船公司和蒂森克虜伯海事系統公司以及GAIA公司密切合作，研發出潛艇用鋰離子電池模塊，總容量達到485安-小時。而且，該電池已經通過了關鍵技術評審，并且按照常規潛艇抗沖擊、磁特征信號以及操作使用安全性進行了驗證測試。
與同樣容積的鉛酸蓄電池相比，在水下全速航行工況下，鋰離子電池放電量高出約4倍；在經濟航速航行工況下，鋰離子電池放電量高出約2.5倍。德國海軍已經決定將該鋰離子電池模塊集成到新建的216型AIP潛艇。此外，法國艦船建造局DCNS與薩福特蓄電池公司從2000年開始研究用于常規潛艇的鋰離子電池，目前已經完成鋰離子電池陸基技術測試、鋰離子電池的安全性測試、鋰離子電池與柴油機的耦合試驗、鋰離子電池與AIP系統的耦合試驗等。
在不久的將來，隨著潛艇用鋰離子電池技術的日臻成熟，很可能將徹底取代鉛酸蓄電池，成為未來常規動力潛艇的主動力源。
電池網微信
