這么龐大的核潛艇竟也需要在電池上下功夫，為什呢？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-07 09:22
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電池是潛艇最重要的基礎(chǔ)裝備，不管是核潛艇還是常規(guī)的柴電潛艇，蓄電池都是最重要的組件之一，很多人也許認(rèn)為核潛艇不是使用核反應(yīng)堆么，還要電池干什么?實際上，所有的核潛艇只是柴電潛艇額外裝了個核反應(yīng)堆而已，所有的核潛艇都有不少于200節(jié)大型鉛酸蓄電池，柴油發(fā)電機(jī)或者柴油動力機(jī)組，有了核反應(yīng)堆只是讓原來柴油機(jī)和電池都退居了相對次要的地位，用來輔助潛艇工作。而常規(guī)的潛艇，蓄電池幾乎就是潛艇最核心的基礎(chǔ)。
從一戰(zhàn)到現(xiàn)在，潛艇的蓄電池都是鉛酸電池，和普通汽車用的蓄電池一樣，鉛酸電池性能穩(wěn)定可靠，使用的原材料易于獲得且廉價，本身結(jié)構(gòu)簡單易于維護(hù)，反復(fù)使用壽命長，易于維修翻新。現(xiàn)代的常規(guī)潛艇，根據(jù)噸位和設(shè)計要求，大概擁有240-480塊電池，總重量120-300噸左右，是潛艇里占空間最大，排水量最大的一個單一功能組件，會消耗潛艇至少10%左右的排水量。
現(xiàn)代的潛艇用鉛酸電池，尺寸通常在470X470mm見方，高度1200到1500之間，重量450-610KG左右，電池放電電壓2.1伏，潛艇電池的容量根據(jù)放電速度變化比較明顯，標(biāo)準(zhǔn)的電池應(yīng)該標(biāo)注放電時間0.5，1.5，5，50(有些國家45)小時的數(shù)據(jù)，由于短時間快速放電會造成電池內(nèi)阻減少，電池迅速過熱，鉛酸電池的短時間放電能力比長時間放電能力差了至少一倍以上，國際上通常比對電池一小時或5小時放電的指標(biāo)。
比如德國209級潛艇用的瓦特75型蓄電池，放電能力大約4750Ah。我國033潛艇使用的電池是蘇聯(lián)22AK，重500KG，放電能力約4400Ah，70年代末我國033改和早期037型潛艇使用國產(chǎn)的鉛-1電池，重625KG，放電能力大于6000Ah。
潛艇用鉛酸電池的壽命比較長，但充放電循環(huán)次數(shù)還是有限的，國產(chǎn)電池早期充放電壽命只有100次，國際上主流水平大約400-500次左右，日本潛艇的壽命也偏短，只有300次左右，這方面最好的是法國電池，80年代末就能實現(xiàn)750次循環(huán)壽命。潛艇鉛酸蓄電池壽命到了并不是電池不能用了，它只是電池蓄電能力下降了20%以上了，可以通過電極養(yǎng)護(hù)和補(bǔ)充更換電解質(zhì)對電池進(jìn)行翻新，鉛酸電池的總壽命實際上是很長的，在壽命期里可以耐受多次電池翻新。
俄羅斯基洛級潛艇使用46Cy型電池，容積262升，重652KG，一小時放電率6000Ah，50小時放電率12000Ah，壽命2.5年，636使用44型電池，充放電能力基本一致，壽命提高到4年。阿穆爾級原計劃使用426型電池，壽命提高到5年，充放電能力據(jù)稱最多可提高18%。
總體上鉛酸電池的技術(shù)水平還是德國比較先進(jìn)，一方面209系列在7，80年代保持長期暢銷，另一方面德國在常規(guī)潛艇方面科研投入非常巨大，德國潛艇電池都由瓦爾塔生產(chǎn)，產(chǎn)品以出來的年份命名，主要有45，55，65，75，85等型號，其中65主要配用在自用的206級，75配用在209，85和后面更新的電池配用在214(部分212采用鋰電池)。75電池重450KG，壽命可達(dá)6年，一小時放電可達(dá)8400AH，50小時放電16944Ah。
從上面可以看到，技術(shù)的進(jìn)步對潛艇電池的影響還是非常巨大的，單體電池的進(jìn)步對潛艇本身性能提高也是明顯可見的，除了單體電池以外，具體型號的電池總數(shù)和排水量的關(guān)系，決定了潛艇的水下性能，以法國阿戈斯塔級常規(guī)潛艇為例，阿戈斯塔級潛艇排水量1700噸，使用兩組共320只法國NX型電池，單只重326KG，一小時放電能力5000Ah,50小時放電11000Ah，短時最大功率3360KWh,可以支持最大速度達(dá)20.5節(jié)。
而使用最廣泛的德國209級排水量1200噸，使用480只瓦爾塔75電池，短時放電可達(dá)8467KWh，可以支持潛艇最大速度22節(jié)連續(xù)工作2.3小時。潛艇的設(shè)計對電池組的選擇，對潛艇性能影響也是非常巨大的，德國209級潛艇選擇大電池組設(shè)計，水下高速運動能力持久，低速自持力也較長，因此在70，80年代的潛艇市場獨樹一幟，一家就占據(jù)了大半江山。
新一代的常規(guī)潛艇引入了AIP系統(tǒng)，對電池的長時間放電能力有所放松，但是對電池短時間放電能力要求更高了，但是鉛酸電池的性能提高也非常有限了，瓦爾塔的鉛酸電池在尺度重量不變的情況下2000型最多也僅能做到10000Ah的水平，因此德國新一代212A級潛艇開始考慮使用鋰電池，鋰電池在民用市場成熟很快，特別是鋰離子電池，短短5，6年時間就從開發(fā)到成熟，到普及，如今電動汽車都開始大規(guī)模采用鋰電池了。
以特斯拉為例，特斯拉轎車使用民用最普通的18650電池，85KWh的電池組大約900Kg重，7000多節(jié)電池，同樣的重量，以目前最好的德爾塔2000來說，大約2節(jié)，總計42KWh，也就是說，目前的鋰電池能量在同樣重量下，可以比鉛酸電池提高一倍儲電量。而特斯拉的電池技術(shù)是基于目前市場主流的小電池的，電池的管理和處理復(fù)雜度很高，隨著民用市場的電動能源汽車的流行與普及，更大的電池已經(jīng)出現(xiàn)特斯拉的model 3平臺采用的2170電池就能大幅度降低電池成本，或者說同樣體積重量可以提供更大的能量儲備，預(yù)期未來工業(yè)界至少能將目前的鋰電池儲能能力提高30%左右，成熟的汽車工業(yè)勢必影響潛艇這樣的小規(guī)模市場。
如果不考慮成本，其實銀鋅電池更適合潛艇使用，銀鋅電池因為要使用貴金屬白銀，一直都是比較高貴的電池，只使用在比較少量的宇航用途，民用早期流行過紐扣電池，50年代，美國用大青花魚號試驗過銀鋅電池，1500噸排水量的潛艇使用了220噸電池，結(jié)果可以提供18000KWh的放電能力，可以讓1500噸的潛艇以33節(jié)的速度活動1.5小時，這是首次常規(guī)潛艇達(dá)到核潛艇的運動能力，不過銀鋅電池價格過于昂貴，美國也僅2艘潛艇和一艘深潛器使用了，這些電池的銀錠還是從美國國庫中借出來的，試驗結(jié)束后白銀還全部回收歸還國庫。
