續(xù)航可能差一些，只能跑個(gè)幾百海里，但是一無(wú)噪音二低熱量。

 

 

▲鋰電池潛艇的的理想設(shè)計(jì)方案

 

深潛者：在全功率AIP出現(xiàn)之前當(dāng)然有錢(qián)途了。

 

居家男人：要是電池自燃怎么辦？

 

深潛者：采用氟利昂冷卻兼顧消防。

 

其實(shí)銀鋅電池也蠻好的，現(xiàn)在循環(huán)壽命已經(jīng)能做到幾百次了。反正二百噸白銀也才一億刀嘛，和二戰(zhàn)是曼哈頓計(jì)劃的電磁分離器一樣算從財(cái)政部免息借來(lái)的就好嘛。

 

AIP系統(tǒng)危險(xiǎn)的是液氧吧？柴油、乙醇、儲(chǔ)氫合金等和柴油一樣安全嘛。而且熱動(dòng)力魚(yú)雷危險(xiǎn)的也是用過(guò)氧化氫的吧？奧托推進(jìn)劑貌似是最安全的熱動(dòng)力魚(yú)雷推進(jìn)劑了。

 

 

▲常規(guī)潛艇中有很大一部分容積用來(lái)安裝鋰電池組

 

王尼瑪II：全功率AIP那就是核潛艇了吧......

 

深潛者：說(shuō)發(fā)是常規(guī)動(dòng)力的兆瓦級(jí)AIP呀！

 

tager：用奧托燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)有什么技術(shù)難點(diǎn)嗎？

 

電網(wǎng)：60萬(wàn)塊錢(qián)一噸，其他沒(méi)啥缺點(diǎn)~

 

HeavenDevil：人類搞出來(lái)最大熱值的燃料有啥啊網(wǎng)叔？

 

深潛者：魚(yú)雷能用的就是鋰加六氟化硫了。

 

雅卡托維托巴：關(guān)鍵是車葉噪聲和流體噪聲的問(wèn)題啊，那幫2-4節(jié)蹲坑的......機(jī)械噪聲不是最大的啊。

 

wswwlxwe：一公斤白銀3000，200噸白銀需要6億人民幣。真貴。

 

深潛者：也還好的，一艘短鰭梭魚(yú)常規(guī)潛艇貌似就二三十億刀呢。拿出一億刀買(mǎi)白銀也不算什么呀。

 

▲日本海自宣布自2015年開(kāi)工的蒼龍級(jí)潛艇開(kāi)始全部使用鋰電池動(dòng)力

 

黃山上的一棵樹(shù)：鋰電的話，造百噸級(jí)別的岸防潛艇嗎？

 

hhiq：日本不是正在搞嗎？

 

alarm：你嚴(yán)重低估了大容量鋰電池組的安全風(fēng)險(xiǎn)。

 

broodzero：鋰電池主要是安全性不可控吧。不論怎么弄，都有可能自燃，畢竟很難做到時(shí)刻檢測(cè)每一個(gè)電芯，是否處于安全狀態(tài)。還有一個(gè)能量密度還是低。

 

深潛者：泡到氟利昂冷卻劑/滅火劑里就不怕自燃了。

 

田單：現(xiàn)在潛艇用的都是鉛酸蓄電池，我估計(jì)幾年內(nèi)應(yīng)該會(huì)出現(xiàn)鋰電池。

 

碩果僅存的紀(jì)綱：特斯拉牌潛艇。10W只18650電池？

 

王尼瑪II：特斯拉牌攻擊潛艇，水下排水量2000噸，三百萬(wàn)枚18650鋰電池供電，6節(jié)/600海里。(手動(dòng)滑稽)

 

DasUboot：我記得以前討論的結(jié)論是這玩意的體積能量密度沒(méi)頭優(yōu)勢(shì)，而且充放電都會(huì)發(fā)熱。

 

▲日本全日空航空波音787輔助動(dòng)力系統(tǒng)中發(fā)熱膨脹的鋰電池組

 

王尼瑪II：至少比核反應(yīng)堆與柴油機(jī)的熱量小吧。

 

DasUboot：安全問(wèn)題。

 

天之藍(lán)海之藍(lán)：日本不是說(shuō)潛艇要換鋰電池么？

 

cqduoluo：按鋰電池目前150wh/kg的能量密度，1000噸才150kkwh，1艘3000噸的常規(guī)AIP潛艇推進(jìn)電機(jī)是6000KW，每小時(shí)耗電6kkwh，只能跑25個(gè)小時(shí)。哪怕只當(dāng)AIP起碼也需要600kw的推進(jìn)電機(jī)，每小時(shí)耗電0.6kkwh，只能跑250小時(shí)，按航速4節(jié)算只能跑1000海里，現(xiàn)在AIP用的熱氣機(jī)也好燃料電池也好，起碼能跑2000海里吧，而應(yīng)該才幾百噸。

 

深潛者：請(qǐng)注意，現(xiàn)在還沒(méi)有兆瓦級(jí)的AIP呀！SSK在高速下只能指望電池。

 

cqduoluo：所以根本不現(xiàn)實(shí)啊，我上面算得比較保守，實(shí)際上按蒼龍公開(kāi)的6節(jié)6000海里的AIP能力，靠鋰電池就是笑話，更別說(shuō)靠鋰電池當(dāng)主動(dòng)力了。

 

深潛者：樓主說(shuō)的不是把常規(guī)潛艇上用的鉛酸電池?fù)Q成鋰離子電池嗎？不是指純電潛艇吧？

 

cqduoluo：續(xù)航可能差一些，只能跑個(gè)幾百海里，但是一無(wú)噪音二低熱量。你還沒(méi)理解樓主的腦洞風(fēng)格么......

 

蒼龍的6000海里/6節(jié)AIP潛航能力值得懷疑。如果是真的話，那以斯特林熱氣機(jī)的效率，就得帶300t液氧了。

 

▲高能鋰電池可以解決常規(guī)潛艇在水下續(xù)航時(shí)間不夠長(zhǎng)的問(wèn)題

 

深潛者：按這么算的話，蒼龍的AIP用燃料、液氧、全套AIP系統(tǒng)、沖刺用電池加起來(lái)能解決1000t了。假設(shè)帶1000t鋰離子電池組，比能量150Wh/kg，那么就是150MWh儲(chǔ)能，以20節(jié)沖刺能航行500海里，以6節(jié)巡航能航行快4000海里。其實(shí)也沒(méi)差多少啦！

 

212A的AIP配置是38個(gè)裝84kg氫的儲(chǔ)氫合金罐（總計(jì)3192kg），燃料電池效率據(jù)說(shuō)可達(dá)58%（不過(guò)這個(gè)貌似是按照吉布斯自由能算的），也既比氫耗大約是52.23gH/kWh，也既3192kg氫可發(fā)電61MWh。按燃料電池功率240kW計(jì)算，可全功率運(yùn)行254h，估計(jì)AIP航速為8節(jié)，則AIP續(xù)航力2000海里/8節(jié)。如果按6節(jié)巡航，則可航行大約3000海里。但這套AIP系統(tǒng)的總體比能量其實(shí)沒(méi)想象的那么高，雖然氫的有效比能量可達(dá)19kWh/kg，但因?yàn)?200kg的儲(chǔ)氫罐才能儲(chǔ)存84kg氫氣（2%），那么到儲(chǔ)氫罐的比能量就下降到了380Wh/kg，3192kg氫需要搭配25.6t液氧，假設(shè)液氧系統(tǒng)有34t重，F(xiàn)C-AIP系統(tǒng)重80t。那么全系統(tǒng)重量就高達(dá)300t了，這樣總體比能量也就是200Wh/kg。比現(xiàn)有的鋰離子電池組還高了不少，但面對(duì)未來(lái)單體比能量高達(dá)300~500Wh/kg的鋰離子電池就沒(méi)有優(yōu)勢(shì)了。

 

cqduoluo：要不了那么多，蒼龍2臺(tái)熱氣機(jī)加起來(lái)還沒(méi)200KW，也就200噸液氧，算上儲(chǔ)氣裝置也到不了500噸吧，和1000噸比差距是明顯的。而且在功率一樣的前提下，加液氧的重量負(fù)擔(dān)比電池可少多了。 說(shuō)到底電池的能量密度怎么可能和石油比呢，你看純電動(dòng)車現(xiàn)在續(xù)航才能多少。

 

深潛者：蒼龍不是4臺(tái)75kW斯特林熱氣機(jī)來(lái)著嗎？300kW×1000h=300MWh，按照熱效率30%算，需要85t柴油和300t液氧。據(jù)說(shuō)AIP系統(tǒng)重200t。這些加一起就快600t了，你還得算上一堆鉛酸電池呀！我算的是用鋰離子電池將AIP+鉛酸電池都換掉的效果。假設(shè)鉛酸電池組400t，儲(chǔ)能不到20MWh。而1000t鋰離子電池組可達(dá)150MWh，可以達(dá)到AIP+鉛酸電池的一半了。雖然低速潛航能力不行，但高速上能多跑6.5倍。當(dāng)然了如果保留AIP，只是把鉛酸電池?fù)Q成鋰離子電池的話，那高速續(xù)航力也有200海里/20節(jié)（全鋰離子電池版則是500海里/20節(jié)）。

 

▲日本蒼龍級(jí)潛艇

 

cqduoluo：瑞典那個(gè)4v-275e熱氣機(jī)最大75KW，持續(xù)好像是65KW。我記錯(cuò)了，蒼龍是4臺(tái)，那也就200多啊，還沒(méi)300呢。 不過(guò)熱氣機(jī)確實(shí)進(jìn)步不夠，鋰電池進(jìn)步比較明顯，現(xiàn)在鬼子的湯潛據(jù)說(shuō)在研究鋰電池?fù)Q熱氣機(jī)，今年好像就要換，不知道是不是真的，估計(jì)鋰電池做到250kw/kg，就能徹底壓制熱氣機(jī)了，畢竟熱氣機(jī)加上氧氣罐和液氧，如果不能搞出大功率的直接換主柴油機(jī)，未來(lái)是沒(méi)前途的。

 

alarm：你還是沒(méi)明白鋰電池的工作原理……鋰電池安全么？安全！沒(méi)充電的鋰電池拿火燒都沒(méi)事，可以視為惰性物質(zhì)。鋰電池安全么？不安全！充電后的鋰電池，一旦發(fā)生殼體破損或者隔膜穿透，那就是鋁熱劑燃燒彈！所以，在潛艇那樣密封、窄逼、不穩(wěn)定的平臺(tái)上，在更加窄逼的底倉(cāng)搭載上百噸鋰電池，安全風(fēng)險(xiǎn)……你自己想吧！

 

王尼瑪II：泡在冷卻劑里不就行了。

 

alarm：不行。鋰電池充電后，鋰離子會(huì)被還原成金屬鋰，而且還會(huì)形成電極上的金屬毛刺，這種金屬毛刺很容易造成隔膜穿透，發(fā)生短路，然后劇烈放熱、起火。越是高功率密度的鋰電池，這種情況越嚴(yán)重。如果是外殼破損，更簡(jiǎn)單，金屬鋰自然，沒(méi)法救。安全性問(wèn)題就是鋰電池的喀忒琉斯之踵，電池組規(guī)模越大、安全風(fēng)險(xiǎn)越高，無(wú)解。

 

你說(shuō)的是鋰金屬電池，不是鋰離子電池。鋰金屬電池非常不安全，理論上可以充電，但是實(shí)際上還是當(dāng)一次性電池用更合適，不過(guò)也有優(yōu)點(diǎn)，那就是能量密度非常bug，可以和化學(xué)燃料相提并論。

 

alarm：鈷酸鋰正極活性材料在小電芯方面是很成熟的體系，但是充滿電后，仍舊有大量的鋰離子留在正極，當(dāng)過(guò)充時(shí)，殘留在正極的鋰離子將會(huì)涌向負(fù)極，在負(fù)極上形成枝晶是采用鈷酸鋰材料的電池過(guò)充時(shí)必然的結(jié)果，甚至在正常充放電過(guò)程中，也有可能會(huì)有多余的鋰離子游離到負(fù)極形成枝晶，鈷酸鋰材料的理論比能量是超過(guò)每克270毫安時(shí)的，但為保證其循環(huán)性能，實(shí)際使用容量只有理論容量的一半。在使用過(guò)程中，由于某種原因（如管理系統(tǒng)損壞）而導(dǎo)致電池充電電壓過(guò)高，正極中剩余的一部分鋰就會(huì)脫出，經(jīng)電解液到負(fù)極表面以金屬鋰的形式沉積形成枝晶。枝晶刺穿隔膜，形成內(nèi)部短路。

 

蒼龍不是4臺(tái)75kW斯特林熱氣機(jī)來(lái)著嗎？300kW×1000h=300MWh，按照熱效從比能量和安全性角度看，用抽濾器排除氫氧化鋁的鋁氧氣燃料電池大概是最好的方案了，如果按照蒼龍的氧流量算，鋁空氣電池系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)1190kW功率，比氫燃料電池的功率都高，能維持11節(jié)潛航。而340t鋁粒+300t液氧能提供1417MWh，是蒼龍的4.7倍。