¿Por qué son preferibles las baterías de plomo-ácido para los submarinos?

A diferencia de las embarcaciones de superficie, los submarinos tienen que poder hundirse. Cada pie cúbico de espacio aéreo en un submarino debe compensarse con casi 60 libras de peso para que una embarcación pueda sumergirse, y muchos submarinos tienen una cantidad significativa de lastre para ese propósito. Las baterías de plomo ácido tienen mucha menos energía por unidad de masa que las baterías de litio, pero su energía por unidad de volumen es bastante respetable (nb: algo parece un poco extraño con la tabla de Wikipedia; las baterías de plomo ácido pesan mucho más que el LiIon por unidad de volumen que la diferencia en la densidad de energía volumétrica debe ser mucho menor que la diferencia en la densidad de energía de masa). Si uno fuera a reemplazar las baterías en un submarino con baterías mágicas que almacenan la misma energía y ocupan el mismo espacio, pero que no pesan casi nada, sería necesario agregar lastre para compensar la pérdida de peso (reduciendo el volumen disponible). para otros fines). Bien podría ser que en algunos submarinos diésel, las baterías pesaran más de lo ideal, y por lo tanto el peso de las baterías era un factor limitante (en lugar de volumen), pero los submarinos nucleares tienen requisitos de energía de batería almacenada mucho más pequeños que los motores diesel. p>

Además, las baterías de plomo y ácido tienen más de un historial comprobado de no incendiarse que las baterías de iones de litio. Un submarino no es un buen lugar para tener cosas que pueden incendiarse espectacularmente.

Las baterías de plomo-ácido han existido por mucho más tiempo que la mayoría de las alternativas: no había baterías de litio cuando los submarinos dependían tanto de las baterías.

Pero las baterías de plomo ácido también toleran el abuso bastante bien.

El artículo de Wikipedia sobre el primer submarino de la Marina Real, HMS Holland ilustra esto.

Construido en 1902, el HMS Holland se hundió en 1913 mientras estaba siendo remolcado para ser desechado, y se levantó casi 70 años después, en 1982. Como señala el artículo ...

  

Vale la pena señalar que el banco original de baterías, recuperado con los restos, se proporcionó para realizar pruebas al fabricante original, Chloride Industrial Batteries Ltd con sede en Swinton, Greater Manchester. Después de la limpieza inicial, las baterías de plomo se recargaron y se encontraron en buen estado de funcionamiento.

Bastante impresionante, IMO.

Mi esposo trabajó en R.N subs, y se vio obligado a retirarse después de una fuga, estos son sorprendentemente comunes, vieron agua de mar entrar en el compartimiento de la batería, en la parte inferior del submarino como había adivinado y solo con espacio de rastreo, que liberó gas de cloro. El resultado fue que él y el C.P.O terminaron permanentemente sus carreras laborales después de lidiar con la filtración.  Sin embargo, las baterías Lithiun Ion tienen una tendencia alarmante a quemarse, especialmente con una sacudida repentina, por lo tanto, los intentos de algunos de los subconstructores más avanzados como el japonés, parecían, probaron y cayeron como piedras.

Cuando sale a la superficie en un sub & encender los motores diesel Tres cosas más importantes que hacer:

1. Publica un puesto de observación o 3

2. Bombea tus tanques de aire a alta presión.

3. Carga rápidamente tus baterías

El ácido de plomo tomará este castigo (con gasificación). El litio explota

Si no saltas, la carga de flotación está bien. Ahora puede recargar las baterías de litio durante 6 horas. Para entonces, la luz del día está llegando. Bucear. Luego, puede enviar a un tipo con quemaduras de ácido en su ropa, para rellenar las baterías de plomo con agua destilada. No se puede hacer nada con litio, excepto reemplazar una celda defectuosa

Las baterías de Li-Ion son superiores en términos de densidad de energía, pero al igual que las baterías de plomo-ácido (peligro de cloro y gas de hidrógeno) tienen problemas.

El alojamiento térmico de la pila y el sistema de gestión de la batería han contenido la fuga térmica principal, pero los gases emitidos durante la fusión de la celda son aparentemente muy tóxicos.

Buenas respuestas aquí. Aquí hay algunos puntos más para masticar.

Las baterías de los submarinos están cableadas en una matriz o en conexiones paralelas en serie. Con la robustez de las baterías de plomo ácido, esto no es particularmente problemático.

Sin embargo, con las baterías más modernas que son mucho más sensibles a los efectos de la temperatura, especialmente durante la carga, cada vez es más difícil que la matriz funcione de manera segura a medida que aumenta el tamaño de la matriz. Cada batería debe ser monitoreada individualmente durante la carga. Eso disminuye significativamente la fiabilidad del conjunto.

Además, una batería defectuosa en la matriz se puede conducir rápidamente a una condición peligrosa por las baterías restantes. Las medidas especiales deben estar en su lugar y ser efectivas para lidiar con eso. Una vez más, la confiabilidad va hacia abajo.

La densidad de energía, aunque aparentemente es algo bueno, también es "una espada de doble filo". Si puede obtener todo su poder de algo del tamaño de un baúl de envío en comparación con una habitación para los ácidos de plomo, eso es bueno y bueno. Sin embargo, ahora tiene que extraer y deshacerse del calor que se genera en ese paquete de baterías. Al ser mucho más denso, significa que tiene menos área de superficie y eso la hace una propuesta más difícil.

Una cosa más. Uno de los criterios de cualquier cosa militar es la capacidad de servicio. Las baterías ácidas de plomo están en todas partes. Si es necesario, un subgrupo puede buscar algunas baterías de camiones y cosas similares para hacer una reparación rápida y volver a navegar. Encontrar baterías exóticas en algún atolón en medio de la nada ... no es tan probable.

En cuanto a la liberación de gas cloro. Sí, eso puede ser un problema con las baterías de plomo ácido, pero es un pequeño riesgo en comparación con la reacción en cadena de la explosión de baterías de alta tecnología. El compartimiento de la batería se puede sellar con gas, la tripulación está capacitada en el uso de máscaras antigás y los sensores de fugas de gas dan muchas advertencias para permitir que el comandante realice un procedimiento de emergencia en la superficie si considera que es más seguro que la alternativa. Sí, es algo desagradable, pero de todos los riesgos que soportan nuestros intrépidos submarinistas, es uno de los menos propensos a afectarlos o matarlos.

No estoy seguro de estar en lo cierto, pero creo que las baterías de plomo son mucho más versátiles en este punto en lo que respecta a la tecnología (aparente), mientras que sus primas LiIon son algo mejores en rendimiento pero también más arriesgadas De estabilidad y fiabilidad.

Y supongo que Sharptooth ha hecho un muy buen punto allí, ya que ¿por qué debería estar limitado por tantas reglas de posicionamiento de la batería mientras tiene la libertad de organizar la distribución de peso por otros medios más fáciles y productivos, como agregar más? Misiles para equilibrar o consolidar la estructura del casco para una mejor resistencia a los golpes.

Aquí hay un buen enlace que explica algunas de las ventajas de las baterías ácidas de plomo en aplicaciones submarinas. enlace