Pourquoi les batteries au plomb sont-elles préférables pour les sous-marins?

Selon un article de Wikipedia , des batteries au plomb sont utilisées pour faire fonctionner des moteurs de propulsion sous-marins. Les sous-marins sont utilisés par les militaires et les militaires peuvent se permettre des jouets très chers. Les batteries au plomb sont moins chères, mais ont une densité d'énergie bien pire que les batteries Li-Ion ( voici un tableau avec les caractéristiques et la densité d'énergie est un facteur très important pour une batterie sous-marine - il y a si peu d'espace supplémentaire que même les personnes plus grandes que certaines hauteur ne sont pas sélectionnés pour servir sur les sous-marins.

Qu'y a-t-il de si bon dans les batteries au plomb qu'elles sont préférables pour les sous-marins, même avec leur faible densité d'énergie?

Contrairement aux navires de surface, les sous-marins doivent pouvoir couler. Chaque pied cube d'espace aérien dans un sous-marin doit être contrebalancé par près de 60 livres de poids pour qu'un navire puisse s'immerger, et de nombreux sous-marins ont une quantité importante de ballast à cet effet. Les batteries au plomb ont beaucoup moins d'énergie par unité de masse que les batteries au lithium, mais leur énergie par unité de volume est assez respectable (nb: quelque chose semble un peu étrange avec ce tableau de Wikipédia; les batteries au plomb pèsent beaucoup plus que le LiIon par unité de volume) que la différence de densité d'énergie volumétrique doit être bien inférieure à la différence de densité d'énergie massique). Si l'on devait remplacer les batteries dans un sous-marin par des batteries magiques qui stockaient la même énergie et occupaient le même espace, mais ne pesaient presque rien, il serait nécessaire d'ajouter du lest pour compenser la perte de poids (en réduisant le volume disponible à d'autres fins). Il se pourrait bien que sur certains sous-marins diesel, les batteries pesaient plus que l'idéal, et donc le poids des batteries était un facteur limitant (plutôt que le volume), mais les sous-marins nucléaires ont des besoins en énergie de batterie stockée beaucoup plus faibles que les moteurs diesel.

En outre, les batteries au plomb ont plus d'antécédents prouvés de ne pas s'enflammer que les batteries lithium-ion. Un sous-marin n'est pas un bon endroit pour avoir des choses qui peuvent prendre feu de façon spectaculaire.

Les batteries au plomb existent depuis bien plus longtemps que la plupart des alternatives - il n'y avait pas de batteries au lithium lorsque les sous-marins dépendaient tellement des batteries.

Mais les batteries au plomb tolèrent également assez bien les abus.

L'article de Wikipedia sur le premier sous-marin de la Royal Navy, le HMS Holland illustre cela.

Construit en 1902, le HMS Holland a coulé en 1913 alors qu'il était remorqué pour être mis au rebut, et a été soulevé près de 70 ans plus tard, en 1982. Comme le note l'article ...

Il convient de noter que la banque de batteries d'origine, récupérée avec l'épave, a été fournie pour les tests au fabricant d'origine, Chloride Industrial Batteries Ltd, basé à Swinton, dans le Grand Manchester. Après le nettoyage initial, les batteries au plomb ont été rechargées et jugées en bon état de fonctionnement.

Assez impressionnant, OMI.

Mon mari a servi sur des sous-marins RN et a été forcé de prendre sa retraite après une fuite, ce qui est surprenant, a vu de l'eau de mer pénétrer dans le compartiment des piles, au fond du sous-marin comme vous l'avez deviné et avec un vide sanitaire uniquement, qui a libéré du chlore gazeux. Le résultat a été que lui et le CPO ont tous deux terminé leur carrière de manière permanente après avoir réglé la fuite. Les batteries au lithium-ion ont cependant une tendance alarmante à brûler, en particulier avec une secousse soudaine, d'où les tentatives de certains des sous-constructeurs les plus avancés comme les japonais, regardées, testées et tombées comme de la pierre.

Lorsque vous faites surface dans un sous-marin diesel et allumez les moteurs diesel, trois choses les plus importantes à faire:

1. Poster un avis ou 3

2. Gonflez vos réservoirs d'air haute pression.

3. Rechargez rapidement vos batteries

Le plomb acide subira cette punition (avec gazage). Le lithium explose

Si vous ne vous faites pas sauter, la charge flottante est OK. Vous pouvez maintenant recharger les piles au lithium sur 6 heures. D'ici là, la lumière du jour arrive. Se plonger. Vous pouvez ensuite envoyer un gars avec des brûlures acides sur ses vêtements, pour recharger les batteries au plomb avec de l'eau distillée. Impossible de faire un truc avec du lithium, sauf remplacer une cellule ratée

Les batteries Li-Ion sont supérieures en termes de densité d'énergie, mais comme les batteries plomb-acide (danger de chlore et d'hydrogène), elles ont des problèmes.

L'emballement thermique dans la principale a été contenu par le boîtier de la pile et le système de gestion de la batterie, mais les gaz dégagés lors de la fusion des cellules sont apparemment très toxiques.

De bonnes réponses ici. Voici quelques points supplémentaires à mâcher.

Les batteries des sous-marins sont câblées dans un réseau ou des connexions parallèles en série. Avec la robustesse des batteries au plomb, ce n'est pas particulièrement problématique.

Cependant, avec des batteries plus modernes qui sont beaucoup plus sensibles aux effets de la température, en particulier pendant la charge, il devient de plus en plus difficile de faire fonctionner l'ensemble de la baie en toute sécurité lorsque vous augmentez la taille de la baie. Chaque batterie doit être surveillée individuellement pendant la charge. Cela diminue considérablement la fiabilité de l'ensemble.

En outre, une batterie défaillante dans la matrice peut rapidement être mise dans un état dangereux par les batteries restantes. Des mesures spéciales doivent être en place et efficaces pour y faire face. Encore une fois, la fiabilité baisse.

La densité d'énergie, bien qu'apparemment une bonne chose, c'est aussi "une épée à double tranchant". Si vous pouvez obtenir toute votre puissance à partir de quelque chose de la taille d'un coffre d'expédition par rapport à une pièce pour les acides de plomb, c'est très bien. Cependant, vous devez maintenant extraire et éliminer la chaleur générée par cette batterie. Être beaucoup plus dense signifie que vous avez beaucoup moins de surface et cela rend la proposition plus difficile.

Encore une chose. L'un des critères de tout élément militaire est l'aptitude au service. Les batteries au plomb sont partout. En cas de besoin, un sous-équipage peut récupérer des batteries de camions et autres pour effectuer une réparation rapide et repartir en mer. Trouver des batteries exotiques dans un atoll au milieu de nulle part .. peu probable.

Quant à la libération de chlore gazeux. Oui, cela peut être un problème avec les batteries au plomb, mais c'est un petit risque par rapport à la réaction en chaîne d'exploser des batteries de haute technologie. Le compartiment de la batterie peut être scellé au gaz, l'équipage est formé à l'utilisation de masques à gaz et les détecteurs de fuite de gaz donnent beaucoup d'avertissement pour permettre au commandant d'effectuer une procédure d'urgence en surface s'il le juge plus sûr que l'alternative. Oui, ce sont des choses désagréables, mais de tous les risques que nos sous-mariniers intrépides endurent, c'est l'un des moins susceptibles de les affecter / les tuer.

La densité énergétique n'est pas la seule mesure de la performance. Les batteries au plomb ont une bonne capacité à fournir un courant énorme sans trop affecter la tension. Ceci est important dans les équipements rotatifs (tels que la propulsion) et de nombreux autres appareils électriques / électroniques.
L'autre avantage est évident .... là où de nombreuses industries cherchent à créer des batteries légères, un sous-marin a besoin d'une énorme quantité de ballast fixe pour s'immerger, et les batteries au plomb sont une évidence.