日本打造世界第一艘鋰電池潛艦,預計 2020 年開始服役

作者 | 發布日期 2018 年 10 月 12 日 8:30 | 分類 材料、設備 , 能源科技 , 電池 follow us in feedly

日本成功打造全球第一艘搭載鋰離子電池的潛艦「凰龍號」(SS-511),並在日前舉行下水與命名儀式,雖然外觀乍看之下跟之前的潛艦差不多,但內裡其實暗藏玄機,原有的鉛酸電池已經換成鋰離子電池,除了蓄電量提升 2 倍,潛航續航力與作戰彈性也將略為提升。



凰龍號為日本海上自衛隊第 11 艘「蒼龍型」(Soryu)潛艦,該系列潛艦長約 84 公尺,潛航排水量 4,200 噸,潛航深度與速度分別是 700 公尺與每小時 37 公里(註),是日本第一款量產的 AIP 型(絕氣推進系統)潛艦。凰龍號建造成本則 660 億日圓(約台幣 180 億元),最大特徵在於該潛艦取消原有的鉛酸電池,採用日本 GS Yuasa Technology 製造的鋰離子電池,預計凰龍號將於 2020 年 3 月正式服役。

電池除了是 3C 電子產品、電動車運作命脈,也同時是潛艦重要基礎設備,由於船上的柴油發電機運轉時必須吸入空氣,一旦潛到水下引擎就無法使用,因此只能在船上裝置大量電池,在浮航時先充飽電,潛航時就得靠電池儲存的電力。

目前全球作戰潛艦電池則以鉛酸電池為主,雖然其具有技術成熟、性能可靠且成本低的優點,只不過其體積和重量太大,性能也陷入難以繼續提升的困境;如今為了提升潛航時間,各國潛艦也紛紛加裝 AIP 系統,讓潛艦可長時間在水下潛航,不需要為了啟動需要大量空氣的普通柴油機、浮上水面補充空氣,低航速下甚至可以持續潛航超過三週。

而有鑑於鋰離子電池已達大規模商業化,成本效益比也逐年升高,同等重量下儲電量更是鉛酸電池的 2 倍、性能進步空間仍然很大,不少國家開始看好鋰電池的應用,想要以鋰離子電池取代鉛酸電池。

根據日本防衛省 2015  年規劃,之後兩艘蒼龍艦將會以鋰離子電池來取代鉛酸電池,更換電池將可讓蒼龍級的潛航時間增加 45%,鋰電池除了能讓潛艦在水下高速航行,蓄電量也同體積的鉛酸電池多一倍,重量更是鉛酸電池的五分之一。新型潛艦將可存儲柴油引擎産生的電力,在實際作戰和戰鬥時憑電池電力驅動,且電動航行能降低引擎聲,降低噪音與避免被敵方發現。

鋰離子電池逐漸在國防方面大放異彩,像是日前美國總統川普便為了強化國防工業基礎,希望可加強研發海水鋰電池(lithium sea-water batteries),其中海水含有大量的鋰,因此海水鋰電池成本不但比鋰電池要低,而且更可以降低燃燒風險,若大規模研發該技術,也將對潛艦大有裨益。

註:每小時航行 37.04000 公里 = 20 節

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖來源:日本防衛省海上自衛隊