Mengapa baterai timbal-asam lebih disukai untuk kapal selam?

9

Menurut artikel Wikipedia baterai timbal-asam digunakan untuk menjalankan mesin propulsi kapal selam. Kapal selam digunakan oleh militer dan militer mampu membeli mainan yang sangat mahal. Baterai timbal-asam lebih murah, tetapi memiliki kepadatan energi yang jauh lebih buruk daripada baterai Li-Ion ( inilah tabel dengan karakteristik dan kepadatan energi adalah faktor yang sangat penting untuk baterai kapal selam - ada begitu sedikit ruang ekstra yang bahkan orang lebih tinggi dari tertentu) ketinggian tidak dipilih untuk digunakan di kapal selam.

Apa yang baik pada baterai timbal-asam sehingga lebih disukai untuk kapal selam bahkan dengan kepadatan energi yang lebih rendah?

batteries lead-acid sharptooth
sumber
2
Ini hanya dugaan, tetapi 1: Persyaratan penyimpanan energi besar sehingga yang lainnya akan jauh lebih mahal. 2: Mereka adalah teknologi yang sudah teruji dan benar yang dilatih orang dan tahu cara menanganinya. 3: Saya tidak akan begitu yakin apa yang sebenarnya masuk ke kapal selam baru terlepas dari apa yang Wikipedia atau orang lain katakan. Kita tahu bahwa kapal selam baru adalah generator nuklir sehingga mungkin tidak menggunakan baterai banyak atau sama sekali.
Olin Lathrop
1
@OlinLathrop - sementara teknologi baterai lainnya mungkin telah dicoba di kapal selam berkinerja tinggi, baterai asam timbal jelas tumpang tindih dengan penggunaan pembangkit nuklir di kapal selam; untuk satu hal, dibutuhkan banyak waktu dan tenaga untuk menghidupkan kembali reaktor jika harus dimatikan. Mereka umumnya membawa mesin diesel untuk cadangan juga - tetapi mungkin tidak dapat berventilasi ke permukaan untuk menggunakannya.
Chris Stratton
1
Pada umumnya layak mengambil wikipedia dengan sebutir garam, dua kali lipat dalam hal teknologi militer.
ObscureRobot
1
Apa yang dikatakan ObscureRobot, kapal selam militer cukup tinggi dalam daftar hal-hal paling rahasia dan faktor utama dalam perlombaan senjata, apa pun yang ada yang mengira mereka tahu mungkin salah, atau setidaknya 20 tahun kedaluwarsa, lebih mungkin beberapa generasi dari pengembangan ditambah beberapa tahun.
John U
4
Baterai Li yang baik adalah produk selama 20 tahun terakhir, sementara sebagian besar kapal selam dalam layanan lebih tua dari itu.
pjc50

Jawaban:

18

Tidak seperti kapal permukaan, kapal selam harus bisa tenggelam. Setiap kaki kubik ruang udara dalam kapal selam harus diimbangi dengan berat hampir 60 pon agar kapal dapat menenggelamkannya, dan banyak kapal selam memiliki sejumlah besar pemberat untuk tujuan itu. Baterai asam timbal memiliki lebih sedikit energi per satuan massa daripada baterai berbasis lithium, tetapi energi per satuan volumenya cukup terhormat (nb: ada sesuatu yang agak aneh dengan tabel Wikipedia itu; baterai asam timbal jauh lebih berat daripada LiIon per satuan volume) bahwa perbedaan dalam kepadatan energi volumetrik harus jauh lebih sedikit daripada perbedaan dalam kepadatan energi massa). Jika seseorang mengganti baterai di kapal selam dengan baterai magis yang menyimpan energi yang sama dan mengambil ruang yang sama, tetapi hampir tidak berbobot, akan perlu menambahkan pemberat untuk menebus penurunan berat badan (mengurangi volume yang tersedia untuk keperluan lain). Mungkin pada beberapa kapal selam diesel, baterai memiliki bobot lebih dari ideal, dan dengan demikian berat baterai merupakan faktor pembatas (daripada volume), tetapi kapal selam nuklir memiliki kebutuhan energi baterai-baterai yang jauh lebih kecil daripada mesin diesel.

Selain itu, baterai asam timbal memiliki sejarah yang terbukti tidak akan terbakar daripada baterai lithium-ion. Kapal selam bukanlah tempat yang baik untuk memiliki benda-benda yang dapat terbakar secara spektakuler.

supercat
sumber
2
Mereka mungkin tidak cenderung terbakar, meskipun baterai asam timbal memiliki kebiasaan buruk yang terkenal untuk menciptakan gas klor jika banjir air laut mencapai elektrolitnya, dan dapat melepaskan hidrogen berbahaya dengan bahan peledak sendiri.
Chris Stratton
@ ChrisStratton: Saya belum pernah mendengar masalah klorin (apa yang akan dikurangi untuk menyeimbangkan oksidasi 2Cl- ke Cl2? Saya akan berpikir Na + ingin tetap Na +). Saya dapat melihat bahwa banjir air laut bisa menjadi masalah jika baterai berada di bagian bawah kapal (yang kemungkinan besar akan diberikan tujuannya sebagai pemberat).
supercat
2
@Majenko: Jangan lupa Murphy - penyerangan dgn gas beracun akan terjadi ketika itu paling tidak dibutuhkan dan diharapkan.
sharptooth
1
Nah, misalkan saya memilih baterai untuk kapal selam diesel-listrik. Jika saya memiliki baterai dengan kepadatan energi volume yang lebih baik itu berarti saya dapat memiliki lebih banyak energi dalam volume yang sama dan jika saya membutuhkan berat tambahan saya hanya dapat menambahkan beberapa blok timah - baterai tersebut lembam dan memiliki kepadatan yang sangat tinggi dan dapat ditempatkan di mana saja di dalam kapal selam tidak seperti baterai yang membutuhkan perawatan dan memiliki banyak persyaratan posisi.
sharptooth
2
@Majenko - "Saya akan berpikir bahwa jika kapal selam terisi dengan air laut, mereka akan senang digas dengan gas sebelum tenggelam." Jika banjir tidak langsung menjadi bencana besar, kru akan bekerja keras untuk menghentikannya, dan telah diketahui berhasil melakukannya. Sulit untuk tetap bekerja dalam suasana klorin. Lihat "Dulce et Decorum" karya Wilfred Owen. Dan tidak, sesak napas klorin tidak lebih baik daripada tenggelam - itu lebih lambat, karena paru-paru secara bertahap terisi dengan cairan.
WhatRoughBeast
10

Baterai asam timbal telah ada jauh lebih lama daripada kebanyakan alternatif - tidak ada baterai lithium ketika kapal selam sangat bergantung pada baterai.

Tetapi baterai asam timbal juga mentoleransi penyalahgunaan dengan cukup baik.

Artikel Wikipedia tentang kapal selam pertama Angkatan Laut Kerajaan, HMS Holland menggambarkan hal ini.

Dibangun pada tahun 1902, HMS Holland tenggelam pada tahun 1913 ketika sedang ditarik untuk dihapus, dan dibesarkan hampir 70 tahun kemudian, pada tahun 1982. Seperti yang ditulis oleh artikel ...

Perlu dicatat bahwa bank baterai asli, yang ditemukan dengan puing-puing, disediakan untuk pengujian kepada produsen asli, Chloride Industrial Batteries Ltd yang berbasis di Swinton, Greater Manchester. Setelah pembersihan awal, baterai timbal diisi ulang dan ternyata berfungsi dengan baik.

Cukup mengesankan, IMO.

Brian Drummond
sumber
Aku menyukai cerita-cerita seperti ini. Temuan yang bagus.
Wossname
Saya tahu ini adalah cerita Wiki tetapi saya ingat sebuah artikel tentang itu (dalam jurnal IEE) pada saat itu.
Brian Drummond
Tidak ada dalam artikel itu mereka menyatakan jenis baterai. Mereka bisa jadi nikel besi
Dan D.
Artikel tahun 1980-an yang saya ingat mengonfirmasi itu adalah asam timbal. Bagaimanapun, Edison hanya mematenkan Ni-Fe tahun HMS Holland diluncurkan, sementara asam timbal telah ada selama lebih dari 40 tahun.
Brian Drummond
6

Suami saya bertugas di kapal selam RN, dan terpaksa pensiun setelah bocor, ini biasa terjadi, melihat air laut masuk ke kompartemen baterai, bagian bawah kapal selam seperti yang Anda duga dan dengan ruang penjelajahan saja, yang mengeluarkan gas klor. Hasilnya adalah dirinya sendiri dan CPO menyelesaikan kariernya secara permanen setelah menangani kebocoran. Namun baterai Lithiun Ion memang memiliki kecenderungan mengkhawatirkan untuk terbakar, terutama dengan sentakan yang tiba-tiba, oleh karena itu upaya oleh beberapa pembangun paling canggih seperti Jepang, tampak, diujicobakan, dan jatuh seperti batu.

Jackie Jarrett
sumber
4

Saat Anda muncul di sub diesel & menyalakan diesel, tiga hal terpenting yang harus dilakukan:

  1. Posting pengamatan atau 3

  2. Pompa tangki udara bertekanan tinggi Anda.

  3. Isi daya baterai Anda dengan cepat

Asam timbal akan menerima hukuman ini (dengan gas beracun). Lithium meledak

Jika Anda tidak melompat, muatan float tidak masalah. Sekarang Anda dapat mengisi baterai lithium lebih dari 6 jam. Pada saat itu, siang hari akan tiba. Menyelam. Anda kemudian dapat mengirim pria dengan luka bakar asam pada pakaiannya, untuk mengisi baterai asam timbal dengan air suling. Tidak dapat melakukan hal yang dibendung dengan lithium, kecuali mengganti sel tak berguna

Bert pryor
sumber
+1 "kecuali ganti sel tak berguna" yang mungkin tidak mudah jika Anda tidak memiliki suku cadang dan berjarak setengah bola dunia.
Trevor_G
Tidak. Jika deteksi menjadi masalah, Anda tidak perlu mengisi daya, Anda snorkeling - mereka menemukan itu sekitar tahun 1943 ketika radar mulai menjadi masalah.
Chris Stratton
3

Baterai Li-Ion lebih unggul dalam hal kepadatan energi, tetapi seperti baterai Timbal-Asam (bahaya klorin dan gas hidrogen) mereka memiliki masalah.

Pelarian termal di utama telah ditampung oleh rumah susun dan sistem manajemen baterai, tetapi gas yang dilepaskan selama pencairan sel tampaknya sangat beracun.

pengguna43545
sumber
1
Selain itu baterai timbal-asida adalah teknologi yang sangat dipahami. Kita tahu berapa lama mereka bertahan, mereka kasar dan umumnya tidak memiliki kejutan besar. Li-ion tidak dipahami dengan baik, dan kadang - kadang memiliki sifat yang tidak terduga.
vidarlo
1

Jawaban yang bagus di sini. Berikut beberapa poin lagi untuk dikunyah.

Baterai dalam kapal selam disambungkan ke kabel dalam array, atau koneksi paralel seri. Dengan kekuatan baterai asam timbal ini tidak terlalu bermasalah.

Namun, dengan baterai yang lebih modern yang jauh lebih sensitif terhadap efek suhu terutama selama pengisian, menjadi semakin sulit untuk membuat seluruh array beroperasi dengan aman saat Anda meningkatkan ukuran array. Setiap baterai perlu dimonitor secara terpisah selama pengisian. Itu secara signifikan mengurangi keandalan keseluruhan.

Lebih lanjut, baterai yang rusak dalam susunan dapat dengan cepat didorong ke kondisi berbahaya oleh baterai yang tersisa. Langkah-langkah khusus harus ada dan efektif untuk menghadapinya. Sekali lagi, down pergi keandalan.

Kepadatan energi, meskipun tampaknya hal yang baik, itu juga "pedang bermata dua". Jika Anda bisa mendapatkan semua kekuatan Anda dari ukuran bagasi pengiriman dibandingkan dengan ruang untuk asam timbal, itu semua baik dan bagus. Namun, sekarang Anda harus mengekstrak dan menyingkirkan panas yang dihasilkan dalam paket baterai itu. Menjadi yang lebih padat berarti Anda memiliki area permukaan yang jauh lebih sedikit dan itu membuatnya menjadi proposisi yang lebih sulit.

Satu hal lagi. Salah satu kriteria apa pun militer adalah kemudahan servis. Baterai timbal-asam ada di mana-mana. Jika perlu, seorang anak buah kapal dapat mengambil beberapa baterai dari truk dan sejenisnya untuk melakukan perbaikan cepat, dan siap melaut lagi. Menemukan baterai eksotis di beberapa atol di antah berantah .. tidak begitu mungkin.

Adapun pelepasan gas klorin. Ya itu bisa menjadi masalah dengan baterai asam timbal tetapi risiko kecil dibandingkan dengan reaksi berantai meledak baterai teknologi tinggi. Kompartemen baterai dapat disegel gas, kru dilatih tentang penggunaan masker gas, dan sensor kebocoran gas memberikan banyak peringatan untuk memungkinkan komandan melakukan prosedur permukaan darurat jika ia menganggap itu lebih aman daripada alternatif. Ya itu hal-hal buruk, tetapi dari semua risiko yang dialami kapal selam pemberani kita, itu adalah salah satu dari yang paling kecil kemungkinannya untuk mempengaruhi / membunuh mereka.

Trevor_G
sumber
Ada banyak artikel yang menunjukkan bahwa beberapa kapal selam yang paling modern lakukan baterai lithium digunakan.
Chris Stratton
@ ChrisStratton ya, saya yakin ada. Tapi itu tidak mengubah apa pun yang saya katakan.
Trevor_G
0

Kepadatan energi bukan satu-satunya ukuran kinerja. Baterai asam timbal memiliki kemampuan yang baik untuk memasok arus yang sangat besar tanpa mempengaruhi voltase terlalu banyak. Ini penting dalam peralatan berputar (seperti propulsi), dan banyak perangkat elektronik / listrik lainnya.
Keuntungan lainnya jelas .... di mana banyak industri mencari untuk membuat baterai yang ringan, kapal selam membutuhkan sejumlah besar pemberat tetap untuk menenggelamkan, dan baterai asam timbal merupakan hal yang sulit dari perspektif itu.

Gali
sumber
Agak dipertanyakan apakah daya puncak sebenarnya menjadi perhatian - ketika Anda memiliki baterai yang cukup untuk berjam-jam jelajah, kecepatan lari puncak mungkin tidak setinggi itu per sel sebenarnya. Dan tidak seperti katakanlah motor hub E-bike (di mana sel - sel lithium digunakan ), Anda tidak benar-benar memiliki persyaratan torsi awal yang besar. Yang mengatakan teknologi baterai lain yang tampaknya telah benar-benar digunakan adalah nikel cadium, dan yang terkenal untuk mendukung permintaan puncak tinggi.
Chris Stratton