锂离子电池在水下应用中的技术趋势

锂离子电池技术日趋成熟，但相对于铅酸电池是一项较新的技术，具有高能量密度、高效率、长周期寿命、低维护等优点，是一项重大改进。这些电池工作在一个电解模型中，锂金属氧化物阴极和石墨碳阳极放置在电解质中，电解质由锂盐溶解在有机碳酸盐中。

以下是GlobalData确定的影响锂离子电池在水下应用的关键技术趋势。

• 更换柴油电力潜艇推进系统中的铅酸蓄电池

尽管铅酸电池(实验室)技术在功率和能量密度上存在缺陷，但作为主推进的储能源或潜艇的备用电池，铅酸电池已经存在了一个世纪。然而，对续航时间和速度的需求增加，刺激了基于成熟锂离子电池(LIB)技术的新一代储能技术的发展。用于潜艇的锂离子电池系统可能是该行业的一个里程碑。与著名的铅酸电池相比，锂离子电池只需极少的维护，使用寿命更长。

关键的潜艇设计者，如Naval Group，TKMS和Saab已经在未来潜艇设计上对锂离子电池的使用进行了广泛的研究。预计他们将在不久的将来推出他们的锂离子电池动力潜艇设计。

• 石墨烯涂层的锂离子电池

储能在广泛应用中的经济效益，加上系统成本的下降，很可能导致电池储能解决方案的迅速发展。锂离子电池正在成为能源存储的关键。锂电池驱动的电动汽车的不断增长导致了锂离子技术的进步和锂电池价格的稳步下降。

虽然锂离子电池比其他电池储能技术更受欢迎，但石墨烯的引入可能会彻底改变储能技术的使用方式，从而增强其市场潜力。石墨烯是一种碳基材料，只有一个原子厚度，可用于制造电池，重量轻、耐用，适用于大容量储能，充电速度快。

最近，来自三星高级理工学院(SAIT)和首尔国立大学化学与生物工程学院的研究人员合作设计了一种用于锂离子电池的石墨烯涂层，可以将充电速度提高5倍，并将电池的能量密度提高45%，从而提高电池容量。

• 改进的电池储能技术

电池存储有望在电力移动领域的能源转型中发挥关键作用，并成为向电网提供灵活性和支持可变可再生能源的重要组成部分。

许多电池化学成分仍然可行，但锂离子电池的进步已经导致了市场主导地位，近年来覆盖了95-99%的市场部署。这在很大程度上要归功于锂离子镍锰钴(NMC)电池，这种电池在能量密度和功率方面具有良好的平衡，构成了目前汽车行业电池电动车的大部分增长。LG和三星等品牌主要使用NMC电池。特斯拉的广告宣传其电池是镍钴铝(NCA)电池。随着这些电池的价格越来越便宜，只要大量堆放，它们就更适合长时间使用。磷酸铁锂离子(LiFePO4)电池的能量密度随着时间的推移也在增加，成本也在下降，这使得LiFePO4在短续航和长续航方面都是可行的选择。

将电池的化学性质改为Li-S、Li-O或Mg-Ion，有可能提高能量密度，确保更快、更长的充电周期。这些改进对于移动应用程序尤其重要。

然而，新型和化学电池都面临着与成本不断下降的传统锂离子电池竞争的挑战，现在的传统锂离子电池基于NCM/A化学电池。今天，这些电池实现了低成本和提高能源密度，不是通过技术突破来跨越竞争，而是通过对其生产方法、工具、速度和效率进行持久和直接的工程优化。

• 长循环寿命

一个典型的锂离子电池组，经过几千次充电后，必须更换一个新的。但随着最近科技的进步，这些旧电池可以继续享受第二、第三甚至第四次使用生命。目前，大多数电信塔运营商和公用事业公司都在利用第二次生命的电池来优化他们的运营成本。

有效管理电池的生命周期可能是未来水下应用的关键。原始设备制造商(OEM)将专注于设计高效的热管理系统和编程使用控制，以提高电池循环的寿命。

• 快速充电锂离子电池

由于需要高能量密度和安全的可充电电池，目前的移动设备和电动运输技术市场正在扩大。

有几种类型的锂离子电池的研究，以推动锂离子电池额定容量的边界。不断提高的充电率在电动汽车(EV)行业尤其受欢迎，据信，当充电率开始与内燃机汽车的加油时间相匹敌时，将缓解所谓的“里程焦虑”，并推动电动汽车的广泛采用。