日本3月量產全新潛艇動力，航行暴露率將下降2.5倍

圖：日本蒼龍潛艇

在數年前，日本宣布將在其潛艇上使用鋰電池；而根據最新的報道，日本宣稱將在今年3月正式開始潛艇鋰電池量產，並在明年8月交付。如果日本此舉順利的話，這將是100年來世界潛艇用蓄電池的一次歷史性突破。

對於常規潛艇來說，在水下跑路通常是依靠電池提供電力，由電機驅動前進的；因此電池的性能好壞，直接決定了常規潛艇的諸多關鍵性能——在水下能跑多快、跑多久，上浮喘氣給電池組充電要花多長時間，在提前終止充電又立刻下潛以後，撒開了高速跑的能力有多強，等等等等。

圖：常規潛艇里有很大一部分容積用來裝電池組，當然這些電池組本身還有作為配重控制全艇重心的作用

除了極少數例外——比如德國選用燃料電池，是通過氫、氧等在電池內反應，本身直接發生電力以外；目前各國主流的常規潛艇，用的還是蓄電池，更準確的說，全部都是鉛酸蓄電池——和絕大部分常規能源汽車（不包括電動車、混動車）用的是同類產品。這種電池最大的優勢，就是安全性非常好——當然這是相對來說的；鉛酸電池本身存在析出氫氣的問題，如果維護和使用不當，同樣存在起火爆炸可能性。

圖：鉛酸電池本身需要比較複雜的維護和監測系統進行輔助，才能保持穩定的性能工作狀態

但是鉛酸電池本身的性能缺陷很多。首先就是電池笨重、體積大，但是容量卻比較低。其次鉛酸電池的容量還具備非常大的使用限制——在高功率大電流放電的狀態，和低功率小電流放電的狀態下，容量能差到一倍以上。對於潛艇這種非常大的動力設備，大容量的鉛酸電池組需要很複雜的輔助系統支持：包括酸液循環系統，電池艙沖洗系統，以及針對氫氣析出風險的氫氣監測和複合系統等等。

圖：傳統上的潛艇高性能電池發展路線還有很多，其中一部分技術成熟但是價格高昂，註定不會成為主流，比如銀鋅電池——它們更多的用在魚類和小型特種潛艇上。而其它的路線，包括鈉硫高溫電池等，雖然理論性能極為優越，但是都離實用化遙遙無期。

而這些鉛酸電池的缺陷，在鋰電池上基本都不存在。鋰電池輕巧、體積小而容量大，無所謂記憶效應，大電流放電時的有效容量下降遠遠小於鉛酸電池，電池全功率運行不受充電狀態影響，充電過程全部在第一階段完成，充電快而且能使柴油機一直保持最佳效率運行，而且電池基本上全壽命期間不需要額外維護。

圖：鋰電池的技術進步和成熟，是靠全球民用市場撐起來的，沒有任何一個國家的軍隊能獨立支持起來

這其中大量的優點，正是鋰電池眼下被廣泛引用在手機、筆記本電腦上的關鍵原因。而當它取代潛艇的鉛酸電池組（以相同體積作為限制條件計算）的時候，可以在高功率（比如高速前進）下獲得200%以上的電池容量；在經濟巡航的情況下，可以獲得130%以上；潛艇航行過程的暴露率下降2.5倍。

實際上從鋰電池興起的時刻起，它就被視為極具潛力的未來潛艇動力電池發展方向。但是鋰電池在安全性上的不足——特別是大量鋰電池串並聯時，由於電池本身製造的一致性差異，引發個別電池過充過放，最後導致熱失控引發起火爆炸等問題；使得它在潛艇、飛機上的應用被局限的很厲害。

圖：波音787由於對鋰電池的體積過度壓縮，導致熱失控引發火災，而且阻燃措施不足

不過現在的鋰電池單純從技術上講，安全性已經比早期的鋰金屬電池和液態鋰離子電池強得多了；包括波音787電池組起火等事故，多數都是由於過度壓縮電池組體積等設計缺陷引發的。理論上講，目前鋰電池確實已經在先進電池控制系統等技術的輔助下，滿足最嚴苛的使用標準。

從總體上講，鋰電池技術的成熟，與它在全球民用市場上的發展是分不開的。龐大的商業市場競爭，使得鋰電池本身獲得的研發投入——包括資金、優秀的研發人員，都遠遠超過封閉的專門軍用技術。這個規律將同樣體現在其它電池上。從這個角度來看，中國潛艇下一代動力電池的發展方向，肯定也是鋰電池。