近些年来,中国在新能源汽车领域,尤其是以锂离子电池为动力的电动汽车领域,取得了突飞猛进的发展。中国已经是世界上生产和销售电动汽车数量最多的国家,今年以电动汽车为主的家用汽车出口量将有可能超过德国,成为世界第二。中国的比亚迪公司已经超越美国特斯拉,成为世界第一大电动汽车生产商。同时,中国也生产了占全球将近四分之三的电动汽车电池,在电池技术方面处于世界领先地位。在国家促进军民融合发展的政策驱动下,我国军工科研人员自然想到了将锂离子电池用到潜艇上。
我们知道,AIP潜艇是目前最先进的常规潜艇,它的隐身性比较优秀,有着潜伏时间长、噪音小等多个特点。我们知道,常规潜艇一般都是使用柴电系统,也就是柴油机和电力共同使用。在水下的时候,潜艇使用电池供应电力,当电池没电了之后,潜艇就要浮出水面进行充电,这时就要使用柴油机作为动力。当潜艇上浮充电时,潜艇很容易被敌军击沉,所以AIP潜艇应运而生。据悉,AIP潜艇在水下就能充能,大大减少了被发现的概率,从而加强了潜艇的战斗力。
此前,我国一家新能源车企开发的新型锂电池技术吸引了很多人的关注,如果这一款锂电池技术获得成功,将有可能帮助我们制造更为先进的AIP潜艇。这家某国内著名新能源车企开发的锂电池的能量密度达到了300瓦每公斤,考虑到300吨锂电池需要的散热装置,这种新型锂电池实用型的能量密度可能是240-250瓦每公斤,照此推算的话,300吨锂电池可以产生大约70-72Mwh电量,这样的电量足可以满足装备4000kw电动机的AIP潜艇在水下以21节的速度狂飙大约18个小时,如果采用潜艇巡航模式,保持在巡航速度14节左右的话,可以航行近70小时,大约1000海里。如果这样,中国常规潜艇水下续航能力几乎达到了核潜艇的水平。
目前世界上前景使用的AIP技术主要有3种,分别是闭式循环柴油机、斯特林发动机和燃料电池。这3种技术中,闭式循环柴油机的工作效率较低,而且柴油机本身的噪音和空气噪音较大。而斯特林发动机的可靠性较低,工作效率也仅为35%,此外虽然它的噪声更小,但还是有一定的噪音。而燃料电池则有最高的效率,最高可以达到60%,同时不产生废气和污染物,噪声也是最小的。因此从技术上说,燃料电池最适合用于AIP常规潜艇。
此前国际上使用燃料电池为潜艇AIP系统的主要为德国的常规潜艇,而他们的AIP系统功率大概在200~300KW左右。由此可见,驱动3000吨级左右的常规潜艇,500千瓦的氢燃料电池是完全足够的。由于氢燃料电池对比其他AIP系统的显著优点,这种大功率的燃料电池研究成功之后,势必会对发展新型常规潜艇有大有益处。