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王志鵬／臺灣首艘自制潛艦配備絕氣推進系統？會是鋰電池嗎？

▲國造潛艦可能將配備「絕氣推進系統」，並將採用國內廠商所發展的「高效能電池技術」。（圖／記者林銘翰攝）

臺灣自制潛艦計劃（IDS）將於2020年12月進入建造階段，個人曾於6月撰文分析重要關鍵配備爲「絕氣推進系統」（AIP，Air-Independent Propulsion），由於現今全世界先進潛艦設計，都已經成爲標準配備，若無裝配「絕氣推進系統」極易遭反潛兵力所偵獲，對此如果沒有配備，未來的潛艦將很難存活。

臺灣自造的新型潛艦在於初步設計時，就必須確定有無獲得商源，而各種不同形式的「絕氣推進系統」，其中重量、使用空間、系統裝備的配置與主動力推進系統的銜接，在設計上就存在極大的不同，若不先行確定，這將嚴重影響後續的「細部設計」。

當進入「細部設計」時，是否要預留設計「絕氣推進系統」的艙段空間（依據目前設計2500噸型的潛艦評估，至少約5-7公尺的艙段、約100至200噸左右的重量，甚至會更多）如果不打算預留，直接繼續完成「細部設計」進行後續建造，則未來當獲得商源之時，就必須再花一大筆錢重新設計。

如果打算在設計上先行預留空間，那就必須決定發展的類型，暫時以增添其他「等重量、等空間」次要的系統裝備進行配重；當然也有可能就先行設計二份藍圖（有與沒有），不過問題還是在於能否決定類型，否則還是白費功夫。

如今依據2020年11月3日媒體的轉述，臺灣自制的潛艦可能將配備自我研發的「絕氣推進系統」，依據海軍造船發展中心主任邵維揚少將所表示，將採用國內廠商所發展的「高效能電池技術」，而這樣技術很可能就是「鋰電池」。這樣的選擇與決定，在無法獲得國外技術和商源的情況下，確實是無奈且是必要的決心。

由此可知亦能研判分析，在細部設計階段可能已經預留配備的空間，至於是否能夠安裝在首艘潛艦上，還必須根據這樣技術的發展成熟而定。

▲潛艦AIP系統。（示意圖／SENER）

鋰電池具有電壓高、能量密度高、循環壽命長、無記憶效應和污染少等優點才被被廣泛應用；不過，就「鋰電池」臺灣內部廠商的設計與技術，要組合成龐大的電力安裝到潛艦上，不僅是臺灣海軍的技術研發的創舉，其存在的風險也非同小可。

光就單一的鋰電池或是進一步的模組，所造成的燃燒或爆炸案例已不勝枚舉，例如令人震驚的波音787「夢幻」客機鋰電池起火，以及Samsung Galaxy Note 7 大範圍的電池起火爆炸事件，中國大陸知名電動車也曾發生整車爆燃的意外；鋰電池會產生意外地燃燒或爆炸，主要原因就在於電池的內部控制與外部使用的管理。

內部控制在於材料原理和電熱轉換的過程，在製造過程中，電極的製造、裝配等過程如：正極和負極混料、塗布、輥壓、裁切、衝切、組裝、加註電解液、封口、轉化等諸道工序的質量控制；外部使用則無非就是如：過度充電、額外火源、高度擠壓、尖物穿刺、接觸短路等所造成。

個人在海軍還沒有關注到國內技術和產能輸出時，2015年前就曾私下了解和拜訪過國內外相關產業的製程，藉此也逐漸深度瞭解其運用在潛艦的技術層次和可行性，也曾給於若干的研發建議。

其中的關鍵就在於生產製造商並不瞭解潛艦內部空間、溫度和空氣的壓力變化、使用操作應變的高低幅度，以及可能遭受的外部劇烈震動或衝擊。

對於「鋰電池」的安全性，臺灣確實也有成功的技術，2016年工研院歷經10年研發發表了「STOBA」技術材料，其可以避免因過度充電、不當的加熱造成溫度異常升高時，自行形成一道薄膜阻隔不正常高溫和熔解。

不過，這樣的技術運用在大衆化的單一手機易，轉用在機、汽電動車上難度高了許多，手機的使用輸出功率約僅1W，筆記電約50W，而機器人則要1000W以上，而電動車更以10KW起跳，更何況是運用在潛艦動則是萬瓦以上。

當然，就機電管理上，可以採取模組、區塊、分層、分流等方式來執行安全設計，但是針對潛艦密閉艙間的壓力、溫度、溼度、鹽分和意外的衝擊、撞擊所造成的變化，能否符合安全條件的要求，還真的有待逐步細心驗證。

過去潛艦使用傳統鉛酸電池的最大危險，就在於充放電的過程會產生氫氣，若無法控制就會造成意外的爆炸（已造成現今若干國家的潛艦因此意外失火或爆炸而沉沒）。因此對於「鋰電池」組的安裝和使用操作，其安全係數，能否符合潛艦的高度需求，達到100%安全至爲關鍵，而這樣技術也很可能已經獲得日本相關成熟的支援或協助。

▲海軍海發中心主任邵維揚。（圖／資料照）

然而，對於媒體轉述海軍造船發展中心主任邵維揚少將所指出：「原型艦的研發過程中發現，國內廠商所研發的高效能電池所輸出動力的靜音程度還優於AIP，因此未來後續潛艦即可不安裝AIP系統」。這樣的說法，如果不是記者轉述記載有誤，就是邵少將對於「絕氣推進系統」的定義認知上有所偏差。

因爲目前全世界潛艦製造商所採用技術成熟的四大類型「絕氣推進系統」計有：德國的燃料電池、瑞典的史特林引擎、法國的MESMA系統、亦即包含日本最新研發成功的鋰電池系統」，除非邵少將所指得並非屬於這四大類型之一，而仍是傳統的電池提升效率而已。

但是，倘若此一方向真能研發成功，這不僅是我自制潛艦技術層面上的一大突破，更是臺灣未來潛艦艦隊發展的一大跨越！非常值得拭目以待！

（作者爲備役海軍上校，曾任潛艦兵器長、作戰長、輪機長與潛艦訓練中心教官、海軍總部計劃官、國防部戰略規劃司計劃督導官，現爲中華經略國防知識協會研究員。着有《解析臺灣發展潛艦的過去、現在和未來：（1960-2020年）》。）

王志鵬／臺灣首艘自制潛艦配備絕氣推進系統？會是鋰電池嗎？

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