Французская компания продолжает совершенствование литий-ионных батарей для подводных лодок

38
Французская компания продолжает совершенствование литий-ионных батарей для подводных лодок

Количество подводных лодок, патрулирующих Мировой океан, постоянно растет. При этом страны, эксплуатирующие подводные лодки, сталкиваются с некоторыми серьезными проблемами. Одной из главных является автономность их плавания.

Силовая установка играет важную роль в этом контексте, но существующие технологии имеют ряд ограничений, в том числе производство свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (АКБ) с выделяющимся водородом, что представляет значительный риск с точки зрения безопасности.



Литий-ионные батареи открывают серьёзные перспективы по ряду аспектов. Они обеспечивают большую энергию, чем обычные АКБ, что дает подводным лодкам большую автономность. Они также намного более эффективны в отношении зарядки. Если АКБ можно заряжать только на берегу, так как в процессе их зарядки выделяется водород, то литий-ионные батареи можно заряжать, в том числе и когда подводная лодка находится под водой.

И ещё достаточно важный момент: поскольку у литий-ионных батарей (ЛИБ) количество энергии, которое они производят, одинаково независимо от уровня заряда батареи, они обеспечивают большую тактическую мобильность.

Признавая значительный потенциал ЛИБ над АКБ, французская компания Naval Group начала предварительные исследования по этой теме ещё в 2006 году. Впоследствии компания завершила этап проектирования системы, который включал выбор поставщика аккумуляторов.

При проектировании новых литий-ионных батарей для установки на подводную лодку пришлось учитывать ряд факторов. Прежде всего, с точки зрения безопасности, батареи должны обеспечить внутреннюю химическую стабильность.

Во-вторых, с точки зрения дизайна Naval Group должна была решить, как использовать промышленные элементы и как организовать архитектуру батарей. Фактически, в то время как риск от водорода устраняется, риск возгорания остается. Таким образом, Naval Group применила многоуровневый подход: конструкция включает в себя механические барьеры, содержит особые модули и ячейки.

Будущие конструкции подводных лодок должны будут предусматривать возможности для совершенствования именно посредством использования более безопасных и экономичных аккумуляторных батарей. Литий-ионные батареи находятся в постоянном развитии, поэтому важно, чтобы такой потенциал в проектировании учитывался с самого начала.
38 комментариев
Информация
Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо авторизоваться.
  1. -2
    20 октября 2022 19:03
    с нетерпением жду сообщение о наших литий -ионных батареях уже испытанных и установленных на выпускаемых в плавание "Варшавянках"!
  2. +5
    20 октября 2022 19:17
    Если АКБ можно заряжать только на берегу,

    Это теперь так, да? Разве после всплытия нельзя заряжать?
    1. AUL
      +3
      20 октября 2022 20:41
      Если АКБ можно заряжать только на берегу, так как в процессе их зарядки выделяется водород, то литий-ионные батареи можно заряжать, в том числе и когда подводная лодка находится под водой.
      Это что-то новое в эксплуатации подлодок! Автор, вы историю проходили?
      1. Комментарий был удален.
      2. +1
        20 октября 2022 23:00
        Цитата: divan
        с нетерпением жду сообщение о наших литий -ионных батареях уже испытанных и установленных на выпускаемых в плавание "Варшавянках"!

        В нашей стране с литием напряжёнка. Но у нас есть разработки аккумуляторов, где литий заменили на натрий, будем надеяться, что дойдёт до производства.
        Статья на эту тему от 14.07.2020 https://rg.ru/2020/07/14/uchenye-sozdali-novyj-akkumuliator-dlia-tehniki.html
        И производство этого было бы не лишним (хотя, опять же, литий):
        литиевые аккумуляторы, которые работают при температуре окружающей среды от -50º до +50º https://www.cnews.ru/news/top/2021-12-22_rossiyane_sozdali_akkumulyatory
        Не для подводных лодок, для севера.
  3. +5
    20 октября 2022 19:18
    Если АКБ можно заряжать только на берегу, так как в процессе их зарядки выделяется водород

    Я, конечно, не подводник, но это ошибка перевода или я не знаю. С момента, как изобрели подлодки с электродвигателем, АКБ прекрасно заряжались в надводном положении и даже на перископной глубине, идя под шнорхелем.

    свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (АКБ) с выделяющимся водородом, что представляет значительный риск с точки зрения безопасности.

    А горящий литий - не представляет?
    1. PCF
      +4
      20 октября 2022 20:25
      Судя по дилетантскому противопоставлению сокращений АКБ против ЛИБ, аффтырь в теме ваащё не сечёт. Про горящие литиевые батарейки слышал только на ютюбе в роликах про горящие самокаты. Про условия зарядки батарей,о температурных режимах эксплуатации и опасности затопления аккумуляторных ям ничего не понимает, подлодку видел только в телевизоре. Весело, когда дилетанты пишут что-то умное
      1. -2
        20 октября 2022 20:36
        Это не говоря о том, что как минимум раньше, АКБ там были серебряно-циинковые, если я правильно помню.
        1. PCF
          +5
          20 октября 2022 20:43
          серебрянки были в электрических торпедах
          Для подлодки серебра не напасёшься
          1. 0
            21 октября 2022 03:50
            Цитата: PCF
            серебрянки были в электрических торпедах
            Для подлодки серебра не напасёшься

            Читал что пока СССР дружил с Китаем,то за счет дешёвого серебра как раз лодки (часть лодок) серебряно-цинковыми аккумуляторами и оснащалось. Но не настаиваю.
            1. PCF
              0
              21 октября 2022 04:16
              Если бы тесно дружили с Китаем, то были бы нефритовые аккумы, подзаряжаемые от вселенской ЦИ, работающие в полную луну
              1. 0
                21 октября 2022 04:41
                Цитата: PCF
                Если бы тесно дружили с Китаем, то были бы нефритовые аккумы, подзаряжаемые от вселенской ЦИ, работающие в полную луну

                Хаха
                https://mineral.ru/Analytics/worldtrend/129/364/index.html
    2. -1
      20 октября 2022 20:58
      Какая может быть ошибка перевода, если автор, судя по фамилии и имени, русский. На счет взрывоопасности, не могу не согласиться, из личного печального опыта - стояла "ксиоми" на зарядке и ночью батарея загорелась.
  4. 0
    20 октября 2022 19:19
    Хорошие батареи, но опасные ... впрочем, какие эффективные источники энергии такие уж безопасные совсем??? Таких, пожалуй и нет.
  5. -1
    20 октября 2022 19:19
    похоже, это реальность - на долго, необходимо хотя бы обеспечить контроль при возгорании
  6. +1
    20 октября 2022 19:26
    Водород на ДПЛ штука серьёзная, за ним глаз да глаз нужен в море.USS Bone
    fish в 1988г не даст соврать .У нас тоже были проблемы.
  7. +5
    20 октября 2022 19:32
    Если АКБ можно заряжать только на берегу, так как в процессе их зарядки выделяется водород,

    Уровень знаний автора!
    1. 0
      21 октября 2022 04:05
      Уровень знаний автора!
      во-во! Тоже хотел написать но просто дополню - по "логике" аФФтора получается что во 2МВ "волчьи" стаи Деница перед походом в Атлантику заряжались в базе, потом переход на дизелях в океан , там пара-тройка погружений и хода на батареях и после разряда снова на дизелях несколько тысяч миль до базы, там зарядка и снова в район боевых действий? wassat good Зашибись!!!
      пы-сы
      касается всех воевавших сторон
  8. +4
    20 октября 2022 19:37
    "..И ещё достаточно важный момент: поскольку у литий-ионных батарей (ЛИБ) количество энергии, которое они производят, одинаково независимо от уровня заряда батареи, они обеспечивают большую тактическую мобильность."...

    Выходит, батарею можно заряжать на 10%, а энергетика её никак не изменится. Вытаскивать можно все 100%. Видимо, автор не учился в школе ни одного дня, а писать его научила ласковая мама. Литиевые батареи были причиной полного выгорания японского авиалайнера и пожара на подводной лодке. Литий- чрезвычайно легкоплавкий металл и при перегреве батареи при заряде или разряде, ток проплавляет сепаратор, происходит короткое замыкание, и литий горит как файер. Полюбуйтесь на пожары автомобилей, разных там самокатов. О зарядке свинцовых аккумуляторов на берегу, уже ....
  9. -2
    20 октября 2022 19:39
    Невероятная опасность, ПЛ успеет расплавится под водой и большой каплей железа упасть на дно!
  10. 0
    20 октября 2022 19:54
    Французская компания продолжает совершенствование литий-ионных батарей для подводных лодок
    Новость ни о чем. Если новость ни о чем, то это уже не новость. Батареи французам нужны, но только как аварийные источники энергии. Не более того. Ни в коем случае не как главная энергетическая установка. Для этого у них есть атомные и анаэробные. После того, как на Рубине были распилены деньги на Топливные Элементы, а топливных элементов не оказалось, пошли отнюдь не глупые разговоры, что и не нужны эти топливные элементы. Ну, да! Зелен виноград. Не очень-то и хотелось. Мол, вот сейчас поставим литий-ионные аккумуляторы, и всё! Нет не всё. Так фантазировать способны только люди малообразованные. Образованные люди сначала думают, и если есть возможность посчитать, то считают, а потом делают сравнительный анализ. Здесь пяти минут достаточно, чтобы его сделать, посчитав удельную энергоемкость для разных типов ЭУ. Вы можете впихнуть в лодку аккумуляторы с бОльшей суммарной емкостью. Но тогда и время подзарядки увеличится пропорционально, и размеры лодки. В чем преимущество? В простоте? Так тут простота явно будет хуже воровства. Думайте и считайте сначала, и только потом начинайте трендеть.
    1. 0
      20 октября 2022 21:00
      Японцы с ВНЭУ переходят на литий - ионные АКБ. Вы не считаете японцев глупыми?
      1. +1
        20 октября 2022 22:50
        нет, просто у одного японского производителя таких батарей нашлись хорошие лоббисты. Лодки стали стоит на 20 процентов дороже и несопоставимо пожароопаснее даже без боевого применения.
        1. +1
          20 октября 2022 23:46
          ВНЭУ тоже весьма пожароопасные, так что - это с какой стороны посмотреть.
          1. 0
            20 октября 2022 23:57
            смотря какие

            Текст Вашего комментария слишком короткий и по мнению администрации сайта не несёт полезной информации.
      2. 0
        21 октября 2022 00:04
        Цитата: ТермиНахТер
        Японцы с ВНЭУ переходят на литий - ионные АКБ. Вы не считаете японцев глупыми?

        Японцев я глупыми не считаю. Я считаю глупыми тех, кто верит в сказку, что японцы отказались от ВНЭУ в пользу аккумуляторов. Цифры - они что для японцев, что для монголов, что для немцев. Японцы могут себе позволить без особого риска сделать несколько штук даже без дизеля для патрулирования прибрежных вод между Японией и континентом (и только!). География страны такая, что розеток много и все под боком. Россия себе такой роскоши позволить уже не может. Дорогое для нас это удовольствие строить лодки для охраны бухт и заливов. А на большее уже те же цифры не позволят ни японцам, ни тем более нам.
        Думайте и считайте сначала
        1. 0
          21 октября 2022 08:06
          Цитата: Владимир Постников
          Я считаю глупыми тех, кто верит в сказку, что японцы отказались от ВНЭУ в пользу аккумуляторов.

          Так отказались же - новые лодки строят без ВНЭУ и с ЛИБ.
          Цитата: Владимир Постников
          Думайте и считайте сначала

          Приведите уже свои расчеты вместо рассказов о них.
          1. 0
            21 октября 2022 09:52
            Цитата: СВД68
            Я считаю глупыми тех, кто верит в сказку, что японцы отказались от ВНЭУ в пользу аккумуляторов.
            Так отказались же - новые лодки строят без ВНЭУ и с ЛИБ.

            Кто отказался? Японцы отказались? Нет, не отказывались. Мы отказались? Так даже мы не отказываемся, и даже Рубин обещает еще построить. Ваши ЛИБ - это те же электрохимические аккумуляторы, но только с бОльшей удельной энергоемкостью.
            Цитата: СВД68
            Приведите уже свои расчеты вместо рассказов о них.

            А полы тебе помыть не требуется? А то я вымою. Ты свистни!
            Может еще и арифметике научить?
  11. +3
    20 октября 2022 20:04
    Мировая практика рассказывает о многочисленных фактах на различных видах транспорта использующего в качестве источника энергии литий-ионные аккумуляторы.
    Взрыв выделяемых батареей газов и люди в отсеках ПЛ погибают практически мгновенно, не включившись в ПДА. Никакой там борьбы за живучесть вести невозможно.
    Причинами самовозгорания литий-ионных аккумуляторов являются короткое замыкание внутри электрохимической ячейки. После того, как произошло короткое замыкание, аккумулятор начинает нагреваться. Когда температура достигает 70-90 °C, ион-проводящий защитный слой на аноде начинает разлагаться. А дальше литий, встроенный в анод, вступает в реакцию с электролитом, выделяя летучие углеводороды: этан, метан, этилен и т.д.
    Когда температура достигает 180-200 °C, материал катода вступает в реакцию и выделяет кислород. Происходит самовозгорание и ещё более резкий скачок температуры. Параллельно идёт термическое разложение электролита (200-300 °C), также выделяющее тепло.
    Далее в реакцию с электролитом (если он ещё остался) вступает графит, а когда температура достигает 660 °C, плавится алюминиевый токоприёмник.
    Помимо внутреннего короткого замыкания существуют и другие причины самовозгорания: перегрев аккумулятора, неправильная зарядка/разрядка (превышение максимально допустимого напряжения, зарядка на высоких токах, слишком глубокая разрядка), и т.д. Но все эти причины приводят к одному результату: термическому разгону и разложению электролита при взаимодействии с электродами. Различаются только порядки вышеописанных реакций и их скорость.
    Естественно, производители аккумуляторов предусмотрели системы защиты от самовозгорания, и чем больше и мощнее аккумулятор, тем больше степеней защиты он содержит. Но зачастую температура повышается слишком быстро, и защита просто плавится, в результате чего анод соприкасается с катодом.
  12. ASM
    0
    20 октября 2022 20:27
    Так японцы лет 15 назад, или типа того, такую программу начинали. Они вообще молодцы, пробовали и двигатель Стирлинга усовершенствовать. Чем закончилось? Правильно - возвратом к дизельэлектрическим лодкам. Наверняка в будущем какие-то новые батареи и появятся, но пока такие поделки только плавать и могут, а вот ходить в боевые походы нет.
    1. -1
      20 октября 2022 22:49
      Чем закончилось? Правильно - возвратом к дизельэлектрическим лодкам.

      С литий- ионными батареями местного японского производителя и удорожанию лодки на 20 процентов по сравнению с ВНЭУ при тех же характеристиках. Не говоря уж о том, что такие батареи очень опасны по сути своей.
      1. 0
        21 октября 2022 08:10
        Цитата: solar
        С литий- ионными батареями местного японского производителя и удорожанию лодки на 20 процентов по сравнению с ВНЭУ при тех же характеристиках.

        Откуда Вы взяли, что при тех же характеристиках?
        1. 0
          21 октября 2022 11:00
          Из открытых источников, у меня других нет. Ну, разве что еще на 11 и 12 корпусах типа «Сорю», на которых поставили литий- ионные батареи, максимальная скорость подводного хода упала на 2 узла- с 20 узлов до 18.
  13. 0
    20 октября 2022 21:08
    Либо "неаккуратный" перевод, либо, мягко говоря, серьёзные "пробелы" в понимании "существа вопроса" эксплуатации кислотных аккумуляторов на ПЛ, и знаний физики процесса "заряд - разряд" любой аккумуляторной батареи, автором статьи.... Мне кажется , что будущее( для ПЛ) - за "воздухонезависимыми" (ВНЭУ) двигателями на основании двигателя Стирлинга в "связке" - серебряно - цинковой АКБ.... Есть информация что Франция построила ПЛ с ВНЭУ, которая "ныряет" в глубины уже на 4 месяца....
    1. 0
      21 октября 2022 09:36
      Если она беспилотник, то может и нырнуть. А если с экипажем? Запас пищи для экипажа, запас воздуха высокого давления для балансировки лодки и для продутия баластных цистерн. "Акулы", если правильно помню, 80 тонн воздуха с собой тягали. И это при наличии 2 ядерных реакторов на борту. И дизеля так же на борту.
      1. 0
        23 октября 2022 01:15
        Для "Dmitriy Zadorozhniy". Для балансировки ПЛ(вообще то используется термин "дифферентовка ПЛ) используется забортная вода и насосы.... Пополнение запасов ВВД в подводном положении - через систему ПВД (подача воздуха к дизелям) или в надводном положении. Компрессор системы ВВД(воздух высокого давления) запускается в подводном положении, ТОЛЬКО для снятия давления в ПЛ.... Как то так Dmitriy Zadorozhniy... Похоже Вы "подзабыли" или не серьёзно изучали устройство ПЛ.... А относительно запасов пищи и пресной воды, то все эти величины коррелируются... Французская ПЛ с ВНЭУ по всем параметрам, как наша "Варшавянка", экипаж - 15-20 человек, пища сублемированная или замороженная. Пресная вода - бортовой запас+ опреснители с системой минирализации+ хорошая зарплата экипажу = 4 месяца подводной "одиссеи"..... Пока эти "заплывы" - экспериментальные, но, похоже, у них есть перспектива...
  14. 0
    20 октября 2022 22:44
    свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (АКБ) с выделяющимся водородом, что представляет значительный риск с точки зрения безопасности.

    Литий-ионные батареи открывают серьёзные перспективы по ряду аспектов. Они обеспечивают большую энергию, чем обычные АКБ, что дает подводным лодкам большую автономность. Они также намного более эффективны в отношении зарядки. Если АКБ можно заряжать только на берегу, так как в процессе их зарядки выделяется водород, то литий-ионные батареи можно заряжать, в том числе и когда подводная лодка находится под водой.

    Это кто ж такое написал? Уши в трубку заворачиваются.
    Автор, АКБ расшифровывается как аккумуляторная батарея, любого типа.
    А литий-ионные батареи по сути своей очень пожароопасны, если вы не в курсе.
  15. +1
    20 октября 2022 22:52
    Автор!
    Какой лютый слог и лютый бред.
    По -вашему лодка бъёт зарядку батарей только у пирса?
    Про режим РДП слышали?... Шнорхель?... Тоже не знаем?
    Йаду и ап стену!
  16. 0
    20 октября 2022 23:43
    Да они "Литий батарейки" в армиях даааавно,хз что хотели сказать или показать хранцузы ?хмм-дя