200吨白银才6亿人民币！使用银锌电池或锂电池的潜艇是否有前途？

▲锂电池潜艇的的理想设计方案

深潜者：在全功率AIP出现之前当然有钱途了。

居家男人：要是电池自燃怎么办？

深潜者：采用氟利昂冷却兼顾消防。

其实银锌电池也蛮好的，现在循环寿命已经能做到几百次了。反正二百吨白银也才一亿刀嘛，和二战是曼哈顿计划的电磁分离器一样算从财政部免息借来的就好嘛。

AIP系统危险的是液氧吧？柴油、乙醇、储氢合金等和柴油一样安全嘛。
而且热动力鱼雷危险的也是用过氧化氢的吧？奥托推进剂貌似是最安全的热动力鱼雷推进剂了。

▲常规潜艇中有很大一部分容积用来安装锂电池组

王尼玛II：全功率AIP那就是核潜艇了吧......

深潜者：说发是常规动力的兆瓦级AIP呀！

tager：用奥托燃料的发动机有什么技术难点吗？

电网：60万块钱一吨，其他没啥缺点~

HeavenDevil：人类搞出来最大热值的燃料有啥啊网叔？

深潜者：鱼雷能用的就是锂加六氟化硫了。

雅卡托维托巴：关键是车叶噪声和流体噪声的问题啊，那帮2-4节蹲坑的......机械噪声不是最大的啊。

wswwlxwe：一公斤白银3000，200吨白银需要6亿人民币。真贵。

深潜者：也还好的，一艘短鳍梭鱼常规潜艇貌似就二三十亿刀呢。拿出一亿刀买白银也不算什么呀。

▲日本海自宣布自2015年开工的苍龙级潜艇开始全部使用锂电池动力

黄山上的一棵树：锂电的话，造百吨级别的岸防潜艇吗？

hhiq：日本不是正在搞吗？

alarm：你严重低估了大容量锂电池组的安全风险。

broodzero：锂电池主要是安全性不可控吧。不论怎么弄，都有可能自燃，毕竟很难做到时刻检测每一个电芯，是否处于安全状态。还有一个能量密度还是低。

深潜者：泡到氟利昂冷却剂/灭火剂里就不怕自燃了。

田单：现在潜艇用的都是铅酸蓄电池，我估计几年内应该会出现锂电池。

硕果仅存的纪纲：特斯拉牌潜艇。10W只18650电池？

王尼玛II：特斯拉牌攻击潜艇，水下排水量2000吨，三百万枚18650锂电池供电，6节/600海里。(手动滑稽)

DasUboot：我记得以前讨论的结论是这玩意的体积能量密度没头优势，而且充放电都会发热。

▲日本全日空航空波音787辅助动力系统中发热膨胀的锂电池组

王尼玛II：至少比核反应堆与柴油机的热量小吧。

DasUboot：安全问题。

天之蓝海之蓝：日本不是说潜艇要换锂电池么？

cqduoluo：按锂电池目前150wh/kg的能量密度，1000吨才150kkwh，1艘3000吨的常规AIP潜艇推进电机是6000KW，每小时耗电6kkwh，只能跑25个小时。哪怕只当AIP起码也需要600kw的推进电机，每小时耗电0.6kkwh，只能跑250小时，按航速4节算只能跑1000海里，现在AIP用的热气机也好燃料电池也好，起码能跑2000海里吧，而应该才几百吨。

深潜者：请注意，现在还没有兆瓦级的AIP呀！SSK在高速下只能指望电池。

cqduoluo：所以根本不现实啊，我上面算得比较保守，实际上按苍龙公开的6节6000海里的AIP能力，靠锂电池就是笑话，更别说靠锂电池当主动力了。

深潜者：楼主说的不是把常规潜艇上用的铅酸电池换成锂离子电池吗？不是指纯电潜艇吧？

cqduoluo：续航可能差一些，只能跑个几百海里，但是一无噪音二低热量。你还没理解楼主的脑洞风格么......

苍龙的6000海里/6节AIP潜航能力值得怀疑。如果是真的话，那以斯特林热气机的效率，就得带300t液氧了。

▲高能锂电池可以解决常规潜艇在水下续航时间不够长的问题

深潜者：按这么算的话，苍龙的AIP用燃料、液氧、全套AIP系统、冲刺用电池加起来能解决1000t了。假设带1000t锂离子电池组，比能量150Wh/kg，那么就是150MWh储能，以20节冲刺能航行500海里，以6节巡航能航行快4000海里。其实也没差多少啦！

212A的AIP配置是38个装84kg氢的储氢合金罐（总计3192kg），燃料电池效率据说可达58%（不过这个貌似是按照吉布斯自由能算的），也既比氢耗大约是52.23gH/kWh，也既3192kg氢可发电61MWh。按燃料电池功率240kW计算，可全功率运行254h，估计AIP航速为8节，则AIP续航力2000海里/8节。如果按6节巡航，则可航行大约3000海里。但这套AIP系统的总体比能量其实没想象的那么高，虽然氢的有效比能量可达19kWh/kg，但因为4200kg的储氢罐才能储存84kg氢气（2%），那么到储氢罐的比能量就下降到了380Wh/kg，3192kg氢需要搭配25.6t液氧，假设液氧系统有34t重，FC-AIP系统重80t。那么全系统重量就高达300t了，这样总体比能量也就是200Wh/kg。比现有的锂离子电池组还高了不少，但面对未来单体比能量高达300~500Wh/kg的锂离子电池就没有优势了。

cqduoluo：要不了那么多，苍龙2台热气机加起来还没200KW，也就200吨液氧，算上储气装置也到不了500吨吧，和1000吨比差距是明显的。
而且在功率一样的前提下，加液氧的重量负担比电池可少多了。
说到底电池的能量密度怎么可能和石油比呢，你看纯电动车现在续航才能多少。

深潜者：苍龙不是4台75kW斯特林热气机来着吗？300kW×1000h=300MWh，按照热效率30%算，需要85t柴油和300t液氧。据说AIP系统重200t。这些加一起就快600t了，你还得算上一堆铅酸电池呀！我算的是用锂离子电池将AIP+铅酸电池都换掉的效果。假设铅酸电池组400t，储能不到20MWh。而1000t锂离子电池组可达150MWh，可以达到AIP+铅酸电池的一半了。虽然低速潜航能力不行，但高速上能多跑6.5倍。当然了如果保留AIP，只是把铅酸电池换成锂离子电池的话，那高速续航力也有200海里/20节（全锂离子电池版则是500海里/20节）。

▲日本苍龙级潜艇

cqduoluo：瑞典那个4v-275e热气机最大75KW，持续好像是65KW。
我记错了，苍龙是4台，那也就200多啊，还没300呢。
不过热气机确实进步不够，锂电池进步比较明显，现在鬼子的汤潜据说在研究锂电池换热气机，今年好像就要换，不知道是不是真的，估计锂电池做到250kw/kg，就能彻底压制热气机了，毕竟热气机加上氧气罐和液氧，如果不能搞出大功率的直接换主柴油机，未来是没前途的。

alarm：你还是没明白锂电池的工作原理……锂电池安全么？安全！没充电的锂电池拿火烧都没事，可以视为惰性物质。
锂电池安全么？不安全！充电后的锂电池，一旦发生壳体破损或者隔膜穿透，那就是铝热剂燃烧弹！
所以，在潜艇那样密封、窄逼、不稳定的平台上，在更加窄逼的底仓搭载上百吨锂电池，安全风险……你自己想吧！

王尼玛II：泡在冷却剂里不就行了。

alarm：不行。
锂电池充电后，锂离子会被还原成金属锂，而且还会形成电极上的金属毛刺，这种金属毛刺很容易造成隔膜穿透，发生短路，然后剧烈放热、起火。越是高功率密度的锂电池，这种情况越严重。
如果是外壳破损，更简单，金属锂自然，没法救。
安全性问题就是锂电池的喀忒琉斯之踵，电池组规模越大、安全风险越高，无解。

王尼玛II：你说的是锂金属电池，不是锂离子电池。
锂金属电池非常不安全，理论上可以充电，但是实际上还是当一次性电池用更合适，不过也有优点，那就是能量密度非常bug，可以和化学燃料相提并论。

alarm：钴酸锂正极活性材料在小电芯方面是很成熟的体系，但是充满电后，仍旧有大量的锂离子留在正极，当过充时，残留在正极的锂离子将会涌向负极，在负极上形成枝晶是采用钴酸锂材料的电池过充时必然的结果，甚至在正常充放电过程中，也有可能会有多余的锂离子游离到负极形成枝晶，钴酸锂材料的理论比能量是超过每克270毫安时的，但为保证其循环性能，实际使用容量只有理论容量的一半。在使用过程中，由于某种原因（如管理系统损坏）而导致电池充电电压过高，正极中剩余的一部分锂就会脱出，经电解液到负极表面以金属锂的形式沉积形成枝晶。枝晶刺穿隔膜，形成内部短路。

深潜者：苍龙不是4台75kW斯特林热气机来着吗？300kW×1000h=300MWh，按照热效从比能量和安全性角度看，用抽滤器排除氢氧化铝的铝氧气燃料电池大概是最好的方案了，如果按照苍龙的氧流量算，铝空气电池系统能实现1190kW功率，比氢燃料电池的功率都高，能维持11节潜航。而340t铝粒+300t液氧能提供1417MWh，是苍龙的4.7倍。

注：本文所有图片均来源于网络。

本文出自北朝论坛，作者 : 王尼玛II

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