为什么铅酸电池更适合潜艇?


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根据维基百科的文章,铅酸电池用于运行潜艇推进发动机。潜艇被军人使用,军人可以买得起非常昂贵的玩具。铅酸电池更便宜,但比锂离子电池具有更差的能量密度(这里是一张特性表,能量密度是海底电池的重要因素-几乎没有多余的空间,甚至比某些人都高的人高度未选择用于潜艇。

铅酸电池有什么优点,即使能量密度较低,它们也适合潜艇使用?


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这只是一个猜测,但是1:能量存储需求很大,因此其他所有东西都将更加昂贵。2:它们是经过实践检验的真实技术,人们接受过这种技术培训并且知道如何处理。3:无论维基百科或其他任何人怎么说,我都不确定是什么会真正加入到新的用户中。我们知道,较新的潜艇是核发电机,因此可能不会或根本不使用电池。
Olin Lathrop

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@OlinLathrop-尽管可能已在高性能潜艇中尝试了其他电池技术,但铅酸蓄电池肯定会与潜艇中核电站的使用重叠;一方面,如果必须关闭反应堆,则需要花费大量时间和精力才能重新启动反应堆。它们通常也携带柴油作为后备-但可能无法通风到地面以使用它们。
克里斯·斯特拉顿

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通常值得一提的是,在军事技术上加倍加盐。
ObscureRobot 2011年

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ObscureRobot所说的是,军事潜艇在绝密事物和军备竞赛的主要因素中位居前列,任何人认为他们所知道的事情要么错了,要么已经过时至少20年,更可能是几代人发展再加上几年。
约翰·U

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优质锂电池是过去20年的产物,而使用中的大多数潜艇都比以前更旧。
pjc50

Answers:


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与水面舰艇不同,潜艇必须能够下沉。潜水艇中每立方英尺的空域必须抵消近60磅的重量才能使船舶能够沉没,为此,许多潜艇都配备了大量的压载水。铅酸电池每单位质量的能量要比锂基电池少得多,但它们的单位体积能量却是相当可观的(nb:维基百科的表格似乎有些奇怪;铅酸电池每单位体积的重量比锂离子重得多)体积能量密度的差异应远小于质量能量密度的差异)。如果要用神奇的电池替换潜水艇中的电池,这些电池可以存储相同的能量并占用相同的空间,但几乎没有重量,有必要添加镇流器以弥补重量减轻(减少可用于其他目的的体积)。在某些柴油潜艇上,电池的重量可能超过理想重量,因此电池的重量是一个限制因素(而不是体积),但是核潜艇的储能能量要比柴油小得多。

同样,铅酸电池比锂离子电池具有更多的不燃烧的悠久历史。潜水艇不是放置可能引人注目的火的好地方。


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它们可能不会燃烧,尽管铅酸电池有一个臭名昭著的习惯,如果大量海水进入电解液中会产生氯气,并且会自行释放出爆炸危险的氢气。
克里斯·斯特拉顿

@ChrisStratton:我还没有听说过氯的问题(为了平衡2Cl-氧化成Cl2会减少什么?我想Na +会希望保留Na +)。我可以看到,如果电池位于船体的最下部(可能会用作压载物),则海水泛滥可能是个问题。
supercat

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@Majenko:别忘了Murphy-在最不需要和期望的时候会放气。
sharptooth 2011年

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好吧,假设我正在为柴电潜艇选择电池。如果我的电池具有更高的体积能量密度,则意味着我可以在相同体积中拥有更多的能量;如果我需要额外的重量,我可以添加一些铅块-它们是惰性的,密度很高,可以放在潜艇的任何地方不像需要维护并且有很多定位要求的电池。
sharptooth 2011年

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@Majenko-“我想如果潜水艇充满海水,他们很乐意在溺水之前被充气。” 如果洪水不是立即造成灾难性的后果,那么工作人员将努力制止这场洪水,并且众所周知,这样做是成功的。很难在氯气中继续工作。参见威尔弗雷德·欧文(Wilfred Owen)的“杜尔塞与装饰”。而且不,氯窒息并不比溺水好-慢,因为肺逐渐充满液体。
WhatRoughBeast

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铅酸电池的寿命远远超过大多数替代品-潜艇非常依赖电池时,没有锂电池。

但是铅酸电池也可以很好地忍受滥用。

维基百科上关于皇家海军第一艘潜水艇的文章HMS Holland对此进行了说明。

HMS Holland建于1902年,在1913年沉没时被拖曳而沉没,并在将近70年后的1982年被抬起。

值得注意的是,将残骸中回收的原始电池组提供给原始制造商位于大曼彻斯特Swinton的Chloride工业电池有限公司进行测试。初步清洁后,对铅电池进行充电,发现其工作状况良好。

海事组织,令人印象深刻。


我喜欢这样的故事。好发现。
Wossname

我知道这是一个Wiki故事,但我记得当时有一篇关于它的文章(在IEE期刊中)。
Brian Drummond

在该文章的任何地方都没有说明电池的类型。他们可能是镍铁
Dan D.

我记得在1980年代的文章证实了它们是铅酸。无论如何,爱迪生仅在HMS Holland推出的那一年就获得了镍铁专利,而铅酸已经存在了40多年。
Brian Drummond

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我的丈夫曾在RN潜水艇上服役,泄漏后被迫退休,这是令人惊讶的普遍现象,看见海水进入电池舱,如您所料,潜水艇底部只有爬行室,并释放出氯气。结果是他本人和CPO在处理泄漏事件后永久结束了他们的工作生涯。然而,锂铁离子电池确实有令人震惊的燃烧趋势,尤其是在突然颠簸的情况下,因此,一些最先进的次级制造商(如日本制造商)尝试着,看上去,像石头一样摔落,像石头一样掉落。


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当您在柴油潜艇中浮出水面并点燃柴油时,需要做的三件事是:

  1. 发布监视或3

  2. 给高压气罐打气。

  3. 快速给电池充电

铅酸会受到这种惩罚(有毒气)。锂炸毁

如果您不跳,则可以进行浮动充电。现在,您可以在6个小时内为锂电池加电。届时,日光就要来了。潜水。然后,您可以将被酸灼伤的人送到他的衣服上,用蒸馏水给铅酸电池加满。用锂不能做的事,除非更换过时的电池


+1“除了替换一个没有用的单元格”,如果您没有备用并且距离地球有一半的话,这可能不是那么容易。
Trevor_G

不。如果需要考虑检测,则不必浮充电线,您可以浮潜-他们发现,在1943年左右,雷达开始成为一个问题。
克里斯·斯特拉顿

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锂离子电池的能量密度更高,但像铅酸电池(氯气和氢气危险)一样,它们也存在问题。

电池组外壳和电池管理系统已抑制了主机中的热失控,但电池熔化期间散发气体显然具有剧毒。


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此外,铅酸电池非常众所周知的技术。我们知道它们能持续多久,坚固而且通常没有太大的惊喜。锂离子电池是不是很好理解,有时有不可预见的性质。
vidarlo

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好答案在这里。这里还有一些要注意的地方。

潜水艇中的电池以阵列或串联并联的方式连接。由于铅酸电池的坚固性,这不是特别有问题的。

但是,随着更现代的电池对温度的影响更加敏感,尤其是在充电过程中,随着阵列尺寸的增加,使整个阵列安全运行变得越来越困难。充电过程中需要分别监视每个电池。这大大降低了整体的可靠性。

此外,阵列中的故障电池可以被剩余的电池迅速地驱动到危险状态。需要采取特殊措施并有效地解决这一问题。同样,可靠性下降。

能量密度虽然看似不错,但它也是“一把双刃剑”。如果您能从运输干线大小的房间中获得所有能量,而不是铅酸的房间,那一切都很好。但是,现在您必须提取并消除该电池组中产生的热量。密度大意味着您的表面积要小得多,因此命题难度更大。

还有一件事。军用物资的标准之一是可服务性。铅酸电池无处不在。如有需要,潜水员可以从卡车等中batteries一些电池以进行快速维修,然后再次出海。在某个地方的环礁中找到奇特的电池..不太可能。

至于释放氯气。是的,铅酸电池可能会出现问题,但与爆炸高科技电池的连锁反应相比,这是一个很小的风险。电池舱可以是气密的,机组人员接受了防毒面具使用方面的培训,并且如果他认为比替代方法更安全,气体泄漏传感器会发出大量警告,以允许指挥官执行紧急地面程序。是的,这真是令人讨厌的东西,但在我们无畏潜艇手所承受的所有风险中,它是影响/杀死它们的可能性较小的一种。


有很多文章表明,一些最先进的潜艇确实使用锂电池。
克里斯·斯特拉顿

@ChrisStratton是的,我确定有。我说的没什么改变。
Trevor_G

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能量密度不是衡量性能的唯一方法。铅酸电池具有提供巨大电流而又不影响电压的良好能力。这在旋转设备(例如推进器)和许多其他电气/电子设备中很重要。
另一个明显的优势是……在许多行业都在寻求制造轻质电池的地方,潜水艇需要大量的固定镇流器才能浸入水中,从这个角度来看,铅酸电池毫无疑问。


如果峰值功率确实是一个问题,那就有点可疑了-当您有足够的电池用于巡航数小时时,峰值冲刺可能不是每个实际电池那么高的消耗。与说电动自行车轮毂电机(使用锂电池)不同,您实际上并没有很大的启动扭矩要求。那就是说,似乎已经实际使用的另一种电池技术是镍钙,并且以支持高峰值需求而闻名。
克里斯·斯特拉顿
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