日前，美國媒體《國家利益》雜誌發文稱，未來常規動力潛艇領域最隱形的潛艇將是日本開發的下一代鋰電池潛艇。這也被認為是未來常規動力潛艇的發展方向。
在去年10月初，日本宣布第一艘由鋰電池驅動的「蒼龍」級潛艇下水後，11月中旬韓國方面也透出消息，「韓國研製的下一代潛艇將採用鋰離子電池，性能超群」。
面對這樣的動態，已經有不少美國防務媒體和專家建議，美國海軍也應該拿出一部分精力和資金，重新啟動以鋰電池潛艇為代表的常規動力潛艇發展研究。那麼鋰電池潛艇到底有什麼優勢？其技術劣勢又在哪？此前風靡世界的AIP潛艇技術會被完全取代嗎？
一、技術優勢在哪？
2018年10月4日，日本神戶造船廠不只是在這一天下水了一艘新潛艇，而且似乎正拉開潛艇戰爭的一個新時代——其所用到的技術，就是我們日常手機所用到的鋰電池技術。
「凰龍」號是日本「蒼龍」級潛艇中的第十一艘，對於一艘常規動力潛艇來說，它的尺寸並不小。艇長84米，艇上成員65人，潛入水下時排水量為4200噸。在許多方面，「蒼龍」級的能力都堪稱是常規動力潛艇的典型代表：它配備了6個533毫米的魚雷發射管，可以發射多達30枚89型魚雷或者「魚叉」反艦飛彈，最高水下速度為20節。這種潛艇的航程為6100海里，遠遠落後於同行，而600米或更大的最大潛水深度則遠高於平均水平，超過了一些反潛魚雷的衝擊深度。
現代常規潛艇使用電力來轉動螺旋槳提供動力，並為其作戰系統提供能量。這種電力由柴油發動機和發電機產生，並存儲在數百個鉛酸電池中。然而，柴油發動機需要消耗潛艇的空氣供應，迫使潛水艇不得不周期性地浮出水面，或者靠近水面浮潛，然後在「暴露時期」給電池充電，這就使其更容易被偵察到並遭到打擊。
此外，當前常規動力潛艇的發電機會產生相當大的噪音。因此，在靠近敵軍的情況下航行的潛艇，可能需要關閉其柴油發動機並純粹依靠電池供電。
問題是一艘潛艇的電池消耗速度真的很快。在最快航行速度（通常約20節）條件下，目前的常規潛艇將在一兩個小時內耗盡電池的電能。在5到10節的可持續巡航速度下，續航時間可延長至幾天。解決這個問題的一種方法是使用核電，其能提供接近無限的水下持久性，不但允許潛艇能以更高的速度航行而且比柴油發動機更安靜。然而，它並不能像純粹依靠電池運行的常規動力潛艇那樣實現極低的噪音，核潛艇無法在運行中關閉其反應堆。更重要的是，核動力潛艇的成本是純電池動力常規潛艇的四到六倍——即使對於能夠獲得核反應堆技術的國家來說，核潛艇對於短程巡邏來說也是「奢侈」的。
在過去20年中，常規潛艇的進步一直集中在採用各種更安靜和更持久的「不依賴空氣推進」（AIP）方案來提供動力。此前，「蒼龍」級已經是一種非常現代化的常規動力潛艇，在十多年前投入使用。作為「親潮」級潛艇的替代者，「蒼龍」級並非小型潛艇，水下排水量為4200噸，它們是日本自二戰結束以來建造的最大型的潛艇。它們還具有「X」尾舵配置，可在狹窄的沿海環境中實現極佳的機動性。
「蒼龍」級潛艇如今有近10艘處於部署狀態，這些潛艇都利用了直接從Kockums公司獲得許可的斯特林發動機AIP技術——這是一家生產「哥特蘭」級潛艇的瑞典公司。日本是一個擁有漫長而複雜海岸線的島國，它利用潛艇巡邏其領海並保護其海岸。因此，基於斯特林發動機的AIP技術經過驗證且經濟實惠，與「蒼龍」級的大尺寸和充足的燃料儲存器配合使用，可以滿足日本海上自衛隊的需求。
AIP潛艇可以比核潛艇更安靜地運行，並且在需要浮出水面之前可以保持在水下航行數周時間，不過條件是只有在以4節—6節的低速行駛時。然而，這種AIP系統的缺點包括膨脹性和用於操作它們的揮發性流體所帶來的風險。所以，現在日本希望完全不依賴AIP技術，同時又不會失去其優勢，這樣做可以騰出空間用於其他能力，同時還可以簡化未來潛艇的設計、建造和維護。最重要的是，這種新配置應該比大多數現有具備AIP能力的潛艇在航行時更加安靜。
這個想法是在改進型的「蒼龍」級潛艇設計中，安裝數千個鋰離子電池以及強大的柴油發動機和發電機，以及大型排氣和進氣口堆疊。這個概念還包括一個新的動力處理系統，可以處理高功率負載，並且優化效率。1991年，日本公司將鋰離子電池引入一般商業用途。從那時起，他們在可攜式電子產品（包括筆記型電腦和手機）中的應用迅速普及。與傳統的鉛酸電池相比，鋰離子電池具有許多優勢。例如，即使在充電不足時也能保持輸出，比鉛酸電池更輕，可以非常快速地充電（因此需要功率更大的柴油發動機和發電機），並且可以儲存更多的能量。鋰電池可以80％至90％的效率釋放能量，而鉛酸電池的能量釋放大約為60%至70％。
據報導，「凰龍」號採用的672鋰電池模塊的電池壽命，是之前改進中的480鉛酸電池的兩倍，這意味著它可以在不得不浮出水面之前，進行更大範圍巡航。此外，可以更快地為電池充電，這意味著潛艇在給電池充電時的風險期更短——根據一項計算，鋰電池潛艇的充電時間從2.7小時減少到1.4小時。當然鋰電池的成本更高，達到9700萬美元，而鉛酸電池的成本為1300萬美元。
鋰電池潛艇的水下耐力也可能不一定就能跟AIP動力潛艇相當，能承受數個星期的水下潛航行動。然而，鋰電池潛艇的整體推進系統設計將不那麼複雜和笨重，更長的電池壽命將使潛艇指揮官更靈活地使用更多的電力，實施更長時間關閉發電機的超靜音潛航，或者更長時間的高速機動。不僅如此，鋰離子電池還可以根據需要提供大量輸出，與AIP系統在運行中相比，可以讓潛艇快速下降至水下。總的來說，如果僅就短程巡邏而言，鋰電池潛艇可能比AIP潛艇更有用。
二、技術缺點如何克服？
西班牙在1888年建造的「佩拉爾」號小型潛艇，可以說是世界上最早的電力推進潛艇之一。而在第一次世界大戰前，大多數潛艇都是僅靠電池供電。為什麼之後純電動潛艇一度不被看好？原因還是其存在一些技術能力上的限制。
也有不少人對鋰電池技術運用於潛艇存在擔心。人們可能還記得，由於鋰離子電池過熱，2013年1月7日日本航空公司（Japan Airlines）由東京飛抵波士頓的一架波音787客機，下客數分鐘後輔助動力系統（APU）電瓶組件起火，客艙內冒出煙霧。同樣是鋰離子電池，使三星Note7手機頻頻發生自燃而被列為「危險品」。顯然，這種電池的過熱和自燃的可能性，對於裝有數百個鋰電池的潛艇來說，也是一個噩夢般的擔憂！
鋰離子電池容易「失控」並且燃燒，正是在潛艇上不願意看到的。當鋰離子電池工作時，如果「失控」，它們產生非常高的熱量，釋放有毒煙霧並排放出導電塵埃。使用傳統方法也很難撲滅它們。事實上，2008年美國「海豹」特種部隊運輸器迷你潛艇的鋰離子電池也在珍珠港曾發生著火。這就解釋了鋰電池技術在商業使用這麼長時間裡，為什麼此前並沒有在大型潛艇上採用。
但由於其重量並不像大型海上船舶那樣帶來嚴重問題，因此可以採用新的減排方法來降低火災風險及其潛在的災難性後果。為了解決這個風險，日本投入多年努力和數十億美元用於相關技術工作。鋰電池技術供應商與日本海上自衛隊合作，通過構建更大的鋰離子電池矩陣來克服這些問題，這些基質具有增強的邊界和增強的化學性質，不易受到這些類型事件影響。供應商還進行了廣泛的短路、鹽水侵入，跌落和衝擊測試，以證明鋰電池適合如此重要的用途。此外，還將在先進的「蒼龍」級潛艇上安裝專門的滅火系統，以便在發生火災時迅速自動消除火災。這些措施為其亞基鋰離子電池建立了更高的安全性和可靠性。據報導，日本方面測試配置時非常嚴格，考慮到要面臨的各種高壓力的情況。「凰龍」號的下水錶明，日本方面對鋰離子電池已改進後的可操作性、安全性能感到滿意。
三、市場前景被看好
在未來的道路上，日本鋰電池動力潛艇的成功也意味著其類似AIP能力很可能會降價。不僅如此，現有的AIP技術與鋰離子電池相組合產生的配置也可能出現，為一些用戶提供兩全其美的產品。鋰離子電池沒有理由不能與燃料電池等AIP系統結合使用，這是兩個世界中最好的常規動力潛艇的動力方案。例如，鋰離子電池和燃料電池的組合配對，可以產生功能強大且功能多樣的潛艇，具有極高的持續行動能力，非常安靜的低噪音，更快的加速和高速的衝刺速度。事實上，有傳言稱中國也正在努力將鋰離子電池與自己的AIP潛艇結合起來。但是，這種「混合」設計的成本和複雜性，將高於日本或大多數海軍的要求。主要的缺點是為了容納AIP發動機，不得不犧牲額外的空間，以及耗費更多的成本。
有消息說，日本方面在做出技術嘗試，第7艘「蒼龍」也可以使用鋰離子電池，很可能是與早期型號中的四個斯特林發動機組合使用。這艘潛艇可能是作為新的全面採用鋰離子電池配置的潛艇，與之前採用AIP配置的「蒼龍」級之間的「橋樑」，也或許作為技術演示，用於在潛艇上以較小的規模部署新電池。
川崎重工將使用鋰離子電池建造另外一艘「蒼龍」級潛艇——第十二艘也是最後一艘，在此之後，日本將開始開發下一代鋰離子電池潛艇。一些消息人士透露，早期採用斯特林AIP動力「蒼龍」級潛艇也可能升級為鋰離子潛艇。
通過這種新的「蒼龍」級潛艇的配置，日本有可能樹立自己「優秀的攻擊型潛艇建造者」的形象，提升自己在新型常規動力潛艇技術領域的世界領先地位。如果該型號被證明是可靠和安全的，這可能意味著可觀的出口。
有傳言稱澳大利亞方面又重新對「蒼龍」級潛艇報以非常大的興趣。2016年，坎培拉在選擇自己下一代常規動力潛艇時最後放棄了日本的「蒼龍」級潛艇，轉而選擇了法國「梭魚」級潛艇，計劃建造12艘該型潛艇替代現有的「柯林斯」級攻擊潛艇。然而，在這個項目上的合作程度，法國人與澳大利亞人存在分歧（澳大利亞方面希望能有更多的技術轉移方面的合作），以及巴黎和坎培拉政府的變化都使這一安排受到質疑。然而，與日本的潛艇相比，澳大利亞潛艇需要遠離本土水域進行巡邏，並且如果以「蒼龍」級為基礎為澳大利亞設計潛艇，需要加大潛艇的長度，以便容納更多的燃料和更多的船員住宿空間。
日本主力潛艇對比
無論如何，日本部署技術可靠的鋰離子電池潛艇，是過去20年來實用型常規動力潛艇技術能力迎來第二次重大飛躍的標誌。
四、美國也會心動？
雖然美國海軍這幾十年來一直堅持發展更昂貴的核動力攻擊型潛艇和戰略核潛艇，並不斷提升潛艇能力，但仍然無法擁有足夠的資金，以及足夠快的建造速度，以實現自己66艘潛艇艦隊的目標。一些美國防務專家認為，鑑於與中共和俄羅斯的安全競爭越來越激烈，鋰離子電池潛艇的潛力應該給美國海軍另一個重新評估選擇的理由。
美國《國家利益》雜誌認為，如果日本成功地證明這一高科技且可能更便宜的鋰電池動力潛艇，可以獲得與裝備AIP系統的潛艇相似或更好的性能，那麼這些潛艇可能具有與最好的核潛艇相當的聲學特徵，美國應該採用這項技術。
「藍背魚」號是美國海軍艦隊中最後一艘柴電動力潛艇。多年來，它一直被作為演習中的「侵略船」，但到了1990年，美國海軍已經轉向全核潛艇部隊。
一些美國專家認為，美國海軍完全有理由投資發展常規動力潛艇，因為這種潛艇在過去30年中已經得到充分和快速的技術發展。對於美軍如此多的任務，有些並不需要核潛艇去完成。如今，一旦鋰電池技術得到完善，甚至可能不需要採用負責的AIP技術，海軍可以通過採用日本的技術並在獲得許可下建造美軍自己版本的鋰電池潛艇，來解決攻擊潛艇能力不足的問題。這將以儘可能低的成本，提供最高科技的解決方案。
維吉尼亞級SSN-780「密蘇里」號
眼下，一艘「維吉尼亞」級攻擊型核潛艇的價格可以購買大約4艘「蒼龍」級潛艇。如果日本的鋰電池潛艇投入更廣泛的批量生產，其價格將進一步下降。
