锂离子电池在水下应用场景中的机遇与威胁

在过去的二十年中，锂离子电池技术已经被用于国防部门的水下应用，如常规潜艇、特种部队运载工具、UUVs和鱼雷。尽管锂离子电池广泛应用于各种应用，但可以说是一种相对不成熟的储能技术。锂离子电池技术最近得到了改进，并已成为广泛应用于民用和国防的一项真正的新兴技术。

以下是由GlobalData总结的锂离子电池在水下的主要机遇和威胁。

铅酸电池的潜在替代品

锂离子电池是潜在的替代铅酸电池作为潜艇的主要电力来源。与铅酸电池相比，锂离子电池提供优越的能量密度，改进的充放电动力学和更好的整体使用寿命，通常持续时间是铅酸电池的两倍以上。

所有柴油动力潜艇都使用电池在水下悄无声息地航行。电池由柴油发动机充电，柴油发动机需要氧气才能运转。这需要潜艇浮出水面，或者至少是通气管状态，在水面上暴露潜望镜、进气口和排气口。使用一台锂离子电池，潜艇在水下停留的时间比使用铅酸电池长得多。整个电池组储存的能量可以为一个小镇提供数小时的电力。

通过设计锂离子电池，使它们可以安装在任何经过轻微技术改造的潜艇上，从而直接取代铅酸电池。

自由安全条例

在火灾风险方面，包括消费电子、汽车、航空和海洋等行业在内的多个行业都存在严重的火灾安全隐患。

国际航空运输协会发布了第一版运营商指南文件，以降低锂电池相关风险，该文件于2015年生效。同样，美国海军在2011年中期发布了其锂电池系统平台集成安全手册，并继续研究如何提高锂电池系统的安全性。

新的电池技术

目前的锂离子电池依赖两种基本金属——钴和镍——这对开采它们的人以及环境造成了伤害。IBM最近开发了一种新型电池，不含钴、镍和其他重金属，避免了锂离子技术带来的环境和人道主义问题。

经过性能优化后，这种电池的功率密度高于锂离子电池，这意味着更小的电池可能会改变电动飞机等技术。

此外，特斯拉自主研发的新型电池是干电池技术和超级电容器的结合。这两种技术的结合有可能提高能量密度，从而提高行驶里程，并提高充电速度。

固态电池技术的研究。当今一流的锂离子电池单元含有液态电解质。固态电池包括固体电解质而不是液体电解质，有可能实现更高的能量密度。结合新的电池组和电池模块的发展，电池的耐久性可以大大延长。

Saft研发中心正在开发固态电池技术。它的重点是两种主要的材料类型:聚合物和无机化合物，旨在协同的物理化学性质，如加工性，稳定性和电导率。

尽管这些发展对锂离子电池技术构成了威胁，但这并不意味着锂离子电池将在不久的将来被取代。例如，在发展了装有铅酸电池的柴电潜艇之后，核动力、燃料电池和锂离子电池动力潜艇得到了发展，但是装有铅酸电池的潜艇在全球潜艇市场上保持了它们的重要地位。