鋰電池技術在國防領域的水下應用

在過去的二十年里，鋰離子電池技術已經用于國防領域的水下應用，如常規(guī)潛艇、特種車輛、潛水器、無人設備等。雖然廣泛應用于各種領域，但鋰離子電池可謂是一種相對不成熟的儲能技術。鋰離子電池技術最近得到了改進，已經成為跨越各種民用和國防應用的真正的新興技術。根據(jù)全球數(shù)據(jù)，以下是鋰離子電池在水下的主要機遇和挑戰(zhàn)：

一.鉛酸電池的潛在替代品

鋰離子電池是鉛酸電池的潛在替代品，鉛酸電池是潛艇的主要電源。與鉛酸電池相比，LIB具有更高的能量密度、改善的充放電動力學和更長的整體使用壽命，通常是鉛酸電池的兩倍以上。所有柴油動力潛艇都使用電池在水下無聲行駛。電池由柴油發(fā)動機充電，需要氧氣才能運行。這就要求潛艇浮出水面，或者至少是浮潛，將潛望鏡、進氣口和出氣口露出水面。與鉛酸電池相比，潛艇使用鋰離子電池可以在水下停留更長時間，整個電池塊儲存的能量可以為一個小鎮(zhèn)供電幾個小時。鋰離子電池的設計，只要稍作技術改動，就可以安裝在任何潛艇上，從而直接取代鉛酸電池。

鋰離子電池對水下航行器的續(xù)航能力至關重要。

二、鋰離子電池安全法規(guī)

在火災風險方面，鋰離子電池在包括消費電子、汽車、航空和海事部門在內的各種行業(yè)中都遇到了嚴重的消防安全問題。2015年，國際航空運輸協(xié)會實施了第一版運營商指導文件，以降低與鋰電池相關的風險。

第三，新型電池技術

目前，鋰離子電池依賴于鈷和鎳這兩種基本金屬，這對開采它們的人和環(huán)境造成了傷害。鋰離子電池最近開發(fā)出一種不含鈷、鎳等重金屬的新型電池，避免了與鋰離子技術相關的環(huán)境和人道主義問題。當對性能進行優(yōu)化時，這種電池的功率密度高于鋰離子電池，這意味著一種可能更小的電池可能會徹底改變電動飛機等技術。此外，特斯拉自主研發(fā)的新型電池是干電池技術和超級電容器的結合。這兩種技術的結合有可能增加能量密度，從而增加里程和充電速度。

固態(tài)電池技術的研發(fā)。當今最好的LIB電池含有液體電解質。包括固體電解質而不是液體電解質的固態(tài)電池具有實現(xiàn)更高能量密度的潛力。結合新型電池組和電池模塊的開發(fā)，可以大大延長電池的使用壽命。目前，固態(tài)電池技術正在開發(fā)中。它側重于兩種主要類型的材料：聚合物和無機化合物，旨在實現(xiàn)物理和化學性質(如加工性能、穩(wěn)定性和導電性)的協(xié)同作用。雖然這些發(fā)展對鋰離子電池技術構成了威脅，但這并不意味著鋰離子電池將在不久的將來被取代。例如，裝備鉛酸電池的柴電潛艇發(fā)展后，又發(fā)展了核動力、燃料電池和LIB動力潛艇，但裝備鉛酸電池的潛艇在全球潛艇市場仍保持重要地位。