現代戰爭中的電池困境

北山有葚

阿富汗的烈日之下,來自澳洲軍隊的本 · 古利中尉,正緊靠在一面土牆邊上,用便攜無線電和周邊的友軍聯繫著,他想要確認一下,在前方道路上,有沒有塔利班的蹤跡。

古利中尉需要操心的事情還有很多,比如所攜帶的電池夠不夠?還剩下多少?都是他需要操心的事情。隨著信息化裝備的大量使用,軍隊越來越需要電池。古利中尉帶領的這個步兵排,正在阿富汗執行48小時的巡邏任務,他們所攜帶的電池數,超過了120公斤。

軍用電池的第一大用處是通訊,光是供應通訊所需的電池,就佔電池總質量的 39%,然後才是夜視設備和瞄准設備,最後是不太耗電的導航和定位設備。至於照明手電筒的用電量,實在是太小,不值一提。

目前的夜戰觀察和瞄准設備,早已不再是特種部隊的專屬,夜視儀已經和夜戰瞄准設備一起,成為現代軍隊夜間作戰的兩大法寶,分別解決了看得見、瞄的准的問題。而軍用的GPS和導航設備,也是信息化軍隊的重要裝備。

至於美軍的特種部隊,他們的耗電量就更誇張,如果在阿富汗執行 72 小時的特種作戰任務,海豹突擊隊士兵必須攜帶70塊電池,電池的重量,已經達到總負重的 20%。

這些沈重的電池也不是白背的, 實際價值非常高。

布蘭登·韋伯,作為美國海豹突擊隊的前狙擊手總教練,他公開承認,一支四至六人的海豹小隊,並不能面對面的戰勝20個塔利班戰士。他們一旦發現了大隊的塔利班戰士後,整個海豹小組先要躲起來,然後用GPS給塔利班定位,再召喚一次空中打擊,到了最後,海豹突擊隊只負責打掃一下戰場而已。

塔利班的戰士和海灣戰爭時期的薩達姆軍一樣,都可以不用電池,也不會有遠程火力和空軍飛機的支持,他們只有手中的武器,和自己那條老命。

「不要和敵人久戰,他們會知曉你的戰術」。這句話既適用於塔利班,也適用於美軍。

到了2015年,阿富汗戰爭已經進入後期,接近一比一百的戰場交換比(打死一個美軍,就需要損失100個塔利班戰士),就是這種戰爭模式的產物。

不只是特種部隊執行任務時特別需要電池,常規的陸軍也不是省油的燈。美軍一個步兵營每年在電池上的支出,居然能超過15萬美元。

如今,多個發達國家的軍方一致認為:單兵裝備對電源的要求,還在高速增長中,而傳統的電池已難於滿足要求。所以有幾個國家的軍方,都將目光投向了燃料電池。

燃料電池的理論能量密度比很高, 能量密度可以達到6.1 kWh/kg,即便考慮到使用過程中的損失,時間能量密度也可以達到0.3—1.8 kWh/kg,是鋰離子電池(一次性)的2~7倍。

目前,德國、美國和韓國,他們軍用燃料電池都已經研發成功。

美國陸軍目前使用的M-25型甲醇燃料電池,全部能量約2 kWh,質量為2.73 kg,比傳統電池約減輕了80%。屬於優異的軍用移動電源。

而德國SFC公司研制的Jenny燃料電池,系統質量不到傳統電源的20%。只需0.72公斤的燃料(2瓶),可提供的電量就相當 於11 kg的傳統電池。Jenny燃料電池不僅已經交付德國、英國、挪威、比利時和荷蘭等國家軍方使用。還在2017年1月,給印度提供了80套燃料電池設備。

韓國三星公司推出25 W甲醇燃料電池,一次產生的電量可達1.8 kWh,該電池已經在軍事應用中推廣。

國外的此類產品及相關技術,均對中國有所保留。

我國的軍用燃料電池研發,近期也取得了相當進展,在大連化學物理研究所,研發成功的甲醇燃料電池有500 Wh/kg,是鋰離子電池的3倍和鉛酸電池的10余倍,產品的壽命可達2 000 h以上。同時,在清華大學核研院,也研制了50 W的小型甲醇燃料電池系統。

國內的燃料電池和外軍相比,在轉換效率、功率輸出密度控制等方面,和國外相差不多,但在能源系統集成,已經輕小型化等方面,尚有一定差距。

雖然軍用電池在各個方面,都已經取得了長足進步,但目前的電池水平,仍然讓軍方非常不爽。尤其是電池消耗巨大的美軍,甚至認為當前低下的電池水平,已經拖了軍隊裝備的後腿。

其中比較突出的事件之一,就是軍用外骨骼裝備。

外骨骼系統測試

伯克利大學很早就研發出BLEEX系統,這是一套較為先進的裝置,就因為能量消耗太大,導致電池太重。在設備實測階段,穿戴者長時間使用後,因為巨大的電池重量,導致測試者的膝蓋承受不了,所以並未獲得進一步的研究支持;同一時期,還有雷神公司的XOS2系統,設備倒是做得足夠輕巧,可惜系統的電池只能堅持40分鐘,導致其始終離不開外部供電,所以直到今天,也未投入使用。

由此看來,軍方的確有抱怨電池的理由。

世界在變,在現代戰爭中,唯獨高新技術的運用,最有可能引發力量對比的急劇變化。

當前軍用電池的使用,主要還集中在信息領域,在能源領域幾乎沒啥建樹,即使是成熟的外骨骼系統,都受制於孱弱的電池。

未來,一旦電池的研發取得突破,我們就將面臨一個全新的戰場。■

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