鋰離子電池，未來戰(zhàn)場的新型動力源

作為新一代可充電電源，鋰離子電池具有能量密度大，工作電壓高，工作溫度范圍寬，循環(huán)壽命長，安全性能高等優(yōu)點，是當前充電電池的主流發(fā)展方向。它還具有低維護需求和無記憶效應等特點，在作戰(zhàn)中可隨時充放電，且?guī)缀醪恍枞魏螒?zhàn)場維護，減少后勤負擔，因此受到各國軍隊的重視和發(fā)展。近年來，鋰離子電池被廣泛用于單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)，潛艇，無人機，空天飛行器等軍事裝備，在陸，海，空，天領域展示出廣闊的應用前景。

優(yōu)勢不可替代

鋰離子電池是繼鎳氫等傳統(tǒng)蓄電池之后的新一代可充電電池，由日本索尼公司于1990年最先研發(fā)成功。鋰離子電池工作原理簡單，具有較好的安全性和較長的充放電壽命，被認為是新型動力源的首選。

鋰離子電池在軍事應用中具有以下優(yōu)點。工作電壓高。一節(jié)鋰離子電池的放電電壓相當于3節(jié)傳統(tǒng)蓄電池，同等使用條件下，大大減少電池使用量。能量密度高。是普通蓄電池的2至3倍，加上體積小，重量輕，用于野戰(zhàn)便攜式電子設備有不可替代的優(yōu)勢。循環(huán)使用壽命長使用壽命。長達10至15年，與傳統(tǒng)蓄電池7至8年相比，降低了造價高昂帶來的影響。無環(huán)境污染，不含鉛，汞等重金屬，是一種潔凈的“綠色”能源。無記憶效應，可隨意充放電，尤其在戰(zhàn)時和緊急情況下顯示出優(yōu)異的使用性能。低維護率。幾乎不需要任何維護，減少戰(zhàn)時后勤負擔。此外，還有安全性能高，工作溫度范圍寬等優(yōu)點。

近年來，各國將鋰離子電池作為替代傳統(tǒng)蓄電池的新型電池大力發(fā)展，新型鋰離子電池具備諸多特色，在便攜式電子設備應用方面展現(xiàn)出不可替代的優(yōu)勢。

趨于可彎曲輕量化。隨著小型化，便攜式，可穿戴電子裝備日益增多，要求與之適配的電源具有重量輕，體積小，比能量高，可任意形變等特點，鋰離子電池憑借優(yōu)異性能成為上述電子設備的首選電源。2013年，美軍研發(fā)出一款可拉伸的鋰離子電池，能內置手表腕帶中，為單兵智能手表等裝置供電。日本新推出一種柔性超薄鋰離子電池，在彎曲折疊后依然保持穩(wěn)定的電量輸出。該電池的另一個技術亮點是采用無線充電技術，使可穿戴設備無需專門設計電池安裝區(qū)域。

能量密度持續(xù)提高。促進鋰離子電池發(fā)展的一大因素是新興電池材料的應用。近年來，隨著多種新型電極材料被應用，大大提升鋰離子電池的能量密度，循環(huán)使用壽命和穩(wěn)定性等關鍵性能。另外，鋰離子電池的制造工藝也取得多項技術突破。日本新型耐高溫全固態(tài)鋰離子電池，在150℃的高溫環(huán)境中仍具備良好的導電性能，此項技術擴大鋰離子電池的應用范圍。美國采用噴涂工藝可大面積制造鋰離子電池，幾乎可以在所有物體表面形成電池，可進一步提高戰(zhàn)場能源的保障能力。

安全性能取得技術突破。高安全性是軍事裝備對鋰離子電池的剛性要求，保證電池在受到高強度打擊和沖擊時絕對安全，主要通過使用高安全材料和優(yōu)化電池結構實現(xiàn)。2017年1月，美國斯坦福大學研發(fā)出一種含有阻燃劑的微型“智能”纖維，插在電池的電極之間，可阻止電池短路起火。在測試中，當鋰離子電池溫度達到160℃以上時，阻燃劑會被釋放到電解質中，確保電池安全。

未來軍事裝備的主選

鋰離子電池作為動力源，近年來被廣泛應用在單兵電子設備，潛艇，魚雷，無人機中，展現(xiàn)出良好的使用性能，逐漸成為軍事裝備的重要能源。

單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)的首選電源。鋰離子電池作為目前性能最好的蓄電池，不僅能為戰(zhàn)場上的單兵電子設備提供持久穩(wěn)定電源，還可大大減輕單兵負重，增強單兵作戰(zhàn)的靈活性和機動性，成為未來單兵裝備的首選電源。美陸軍開發(fā)的“士兵適形電池”，就是一種可穿戴的鋰離子聚合物電池，外形輕薄，排列放置在士兵穿著的防彈板上，減輕士兵承重。英國國防部將鋰離子電池作為單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)補給能源，研制的袋狀鋰離子電池具有超高比能量。此外，當前世界各國軍隊研發(fā)的未來士兵作戰(zhàn)系統(tǒng)大多采用鋰離子電池作為動力源，如美國“陸地勇士”單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)和德國“未來士兵”系統(tǒng)都使用鋰離子電池。

海上裝備的“能源新寵”。鋰離子電池用作潛艇的動力源，可極大提高潛艇航速，續(xù)航里程，生存能力，降低潛艇維護成本。近年來，多國海軍將鋰離子電池應用于微型潛艇，同時開發(fā)適用于中遠程潛艇的鋰離子電池。例如，法軍天蝎級潛艇裝備新一代鋰離子電池，能夠承受大電流充電，使?jié)撏С潆姇r間大幅縮短，水下續(xù)航時間翻倍。

鋰離子電池用于魚雷，可大幅降低魚雷動力部分的體積和重量，并能在訓練中反復使用，滿足部隊訓練需求。目前，法國海軍已成功開發(fā)鋰離子電池魚雷，運行速度超過50節(jié)（92.5千米/小時），續(xù)航時間超過1小時，可靠性和安全性均滿足作戰(zhàn)性能要求。此外，外軍還探索將鋰離子電池用作水面艦艇的電力系統(tǒng)。

空天飛行器的“第三代電源”。鋰離子電池被稱為第三代航天電源，近年來逐步應用于各類航天設備。例如，新式鋰離子電池已經用作國際太空站電源。在軍事航空領域，鋰離子電池主要應用于小型，微型無人機。美軍在阿富汗戰(zhàn)爭中投入使用的“龍眼”無人偵察機，采用鋰離子電池作為動力源，已在作戰(zhàn)中得到檢驗。不過總體看，鋰離子電池在這一領域的應用仍處于起步階段，主要制約因素是小型化不足，動力不夠等。

大型裝備的動力源不足。在地面裝備中，鋰離子電池主要應用于軍用無人地面車輛，機器人，混合電動戰(zhàn)車等。對使用油電混合驅動的地面戰(zhàn)車來說，采用鋰離子電池作為動力源不僅可以降低油耗，減少后勤負擔，還可以提高戰(zhàn)術車輛的機動力和生存能力。目前，外軍積極為混合電驅動戰(zhàn)車，無人地面車輛，地面機器人研發(fā)鋰離子電池模塊。不過，對大型地面裝備來說，鋰離子電池功率偏弱是制約其進一步應用的主要因素。因此，未來還需要繼續(xù)研發(fā)高比功率，低成本的鋰離子電池，滿足地面裝備的任務需求。