能源技術(shù)作為士兵系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是士兵系統(tǒng)發(fā)展突破的一個(gè)瓶頸，各國(guó)都在努力尋求高效、輕量化的能源，為各種通信和夜視器材提供能源保障。隨著高效能源技術(shù)的發(fā)展，步兵裝備正向整合的方向前進(jìn)，士兵系統(tǒng)的前景逐漸明朗。

正像美國(guó)“陸地勇士系統(tǒng)（LW）”和英國(guó)“未來(lái)士兵技術(shù)(FIST)”所描繪的那樣，未來(lái)步兵的個(gè)人作戰(zhàn)能力將得到大幅度提高，但是我們也會(huì)發(fā)現(xiàn)，士兵在獲得各種“神通”的同時(shí)，也要為此付出代價(jià)——他們不得不攜帶繁重的能源裝備為各種傳感器、通信系統(tǒng)、導(dǎo)航定位系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)等功能模塊提供能量來(lái)源。雖然各國(guó)軍方投入了大量人力物力開發(fā)新型能源產(chǎn)品，但當(dāng)前軍用能源技術(shù)仍大部分依賴成熟的民用技術(shù)。

一次性鋰電池

早先的鋰電池被刺穿時(shí)易發(fā)生爆炸，鋰燃燒時(shí)產(chǎn)生濃煙，容易造成環(huán)境污染和人員傷害。但鋰電池成本較低、易于生產(chǎn)，長(zhǎng)期儲(chǔ)存后仍能夠保持良好的性能。研究人員在鋰電池基礎(chǔ)上開發(fā)出一些混合類電池，比如鋰錳(Li-MnO2)電池。不同于傳統(tǒng)的鋰電，鋰錳電池由固態(tài)的鋰金屬陽(yáng)極、二氧化錳陰極以及電解液組成。陽(yáng)極和陰極之間有一個(gè)可熔性安全隔離區(qū)，當(dāng)電池過(guò)熱時(shí)，陽(yáng)極和陰極之間會(huì)自動(dòng)切斷，以防止出現(xiàn)電解液外漏的現(xiàn)象。

美國(guó)的Ultralife公司是第一家參與到軍用鋰電池行業(yè)中的私人企業(yè)，該公司的鋰錳系列電池現(xiàn)在的應(yīng)用范圍也已經(jīng)從最初的電臺(tái)、夜視鏡擴(kuò)展到遙感勘測(cè)系統(tǒng)、化學(xué)試劑的監(jiān)控設(shè)備上。采用鋰錳技術(shù)的BA-5390/U電池，其容電量超過(guò)了同等價(jià)格的鋰硫（Li-SO2）電池，而供電量和供電時(shí)間則超過(guò)BA-550/U鋰硫電池50%～60%。為了滿足電池的實(shí)際工作溫度，BA-5390/U電池設(shè)計(jì)了密封的塑料外殼，可以保證電池在-30℃～72℃范圍內(nèi)正常工作。雖然BA-5390/U電池質(zhì)量偏大，但因其所具有的優(yōu)點(diǎn)，美軍SINC-GARS背負(fù)式PRC-119電臺(tái)仍廣泛采用。

充電鋰電池

與一次性電池相比，充電電池顯然可以為軍方節(jié)約大量的經(jīng)費(fèi)，這一點(diǎn)在訓(xùn)練使用時(shí)尤為突出?？沙潆姷逆?氫電池、鎳-鎘電池以其低成本的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用在軍事領(lǐng)域。近期，鋰離子電池技術(shù)在降低電池重量和提高電池能源密度等方面取得了巨大進(jìn)步，體現(xiàn)了很好的發(fā)展勢(shì)頭。

英國(guó)ABSL公司現(xiàn)走在軍民兩用鋰離子電池發(fā)展的最前沿。該公司提供的可充電電池組件在英國(guó)陸軍“弓箭手”（Bowman）通信系統(tǒng)中起到了至關(guān)重要的作用。“弓箭手”系統(tǒng)的電池組件包括高頻（HF）電臺(tái)BB2590電池及超高頻（VHF）電臺(tái)電池。這些可充電的電池為“弓箭手”系統(tǒng)的電臺(tái)提供了可靠的能源保障。

ABSL公司通過(guò)通用動(dòng)力公司，將“弓箭手”系統(tǒng)的電池技術(shù)提供給荷蘭，雙方在2005年簽訂了一份價(jià)值140萬(wàn)英鎊、為期兩年的合約，為荷蘭海軍的新艦載綜合通信情報(bào)系統(tǒng)提供電池、電池充電器以及相關(guān)輔助設(shè)備。

ABSL公司還負(fù)責(zé)英國(guó)“未來(lái)士兵技術(shù)”的能源管理項(xiàng)目。該公司設(shè)計(jì)了一套由兩個(gè)可交替使用的鋰離子電池組，可整體裝入SA80步槍的槍彈袋中，具有熱插拔能力，作為“FIST V2”系統(tǒng)的一部分已經(jīng)通過(guò)了試驗(yàn)檢測(cè)。

法國(guó)Saft公司也是一家實(shí)力不俗的電池廠商，他們以MP系列鋰離子電池為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出的新型鋰電池外形為扁平柱狀，從而使各電池單元緊湊地結(jié)合在一起，一組棱柱形電池的能量?jī)?chǔ)存可超出一組同體積圓筒形電池的20%。其由石墨做陰極，鈷氧化物做陽(yáng)極的設(shè)計(jì)方式可以保證充滿電的電池在存儲(chǔ)一個(gè)月后仍保留95%的電量。2006年1月，Saft公司贏得為法國(guó)FELIN士兵系統(tǒng)研制可充電鋰電池的合同，要求在極端的溫度和濕度條件下確保安全和可靠操作，要絕對(duì)堅(jiān)固耐用，還必須能夠經(jīng)受住核生化（NBC）的檢驗(yàn)，具有電磁兼容性，并使用Sagem公司的充電器充電。 FELIN計(jì)劃的32000套綜合士兵系統(tǒng)涉及Sagem公司提供的包括傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的電子電臺(tái)、GPS定位導(dǎo)航系統(tǒng)等產(chǎn)品，在需要強(qiáng)大能源支撐的情況下，要求電池有足夠的能量支持。

經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)，2006年11月中旬， Saft公司推出了MP176065電池。該電池將電極裝載和電解液合成物進(jìn)行了最佳化組合，且采用鋁殼代替不銹鋼的外殼，其容電量增加到7.0Ah，使用次數(shù)增加了20%，可重復(fù)充電使用600次（增長(zhǎng)了100次），質(zhì)量則減輕了10g。該電池同MP174865電池和MP144350電池一起，被認(rèn)為是最匹配于FELIN士兵系統(tǒng)的電池，2007年已投入生產(chǎn)。

鋅-空氣電池技術(shù)

另外一家活躍在電池行業(yè)中的企業(yè)是美國(guó)的Arotech公司。該公司成為美軍高能鋅-空氣電池的惟一供應(yīng)商。2006年6月，Arotech公司得到美國(guó)通信電子部(CECOM)70萬(wàn)美元的資金支持，用于為FFW系統(tǒng)研制下一代(第四代)鋅-空氣電池。據(jù)Arotech公司主席和首席執(zhí)行官羅伯特·埃利希介紹，鋅-空氣電池的帶狀設(shè)計(jì)可以有效提高電池的使用壽命，公司認(rèn)為此類電池具有很高的能量密度，很好的環(huán)境適應(yīng)性、操作安全性，而且在質(zhì)量上要比鋰電池輕很多，可減輕士兵的負(fù)荷，滿足戰(zhàn)術(shù)使用的需求。

燃料電池

隨著對(duì)軍用電池的需求日益攀高，為滿足軍方對(duì)軍用電源，特別是未來(lái)士兵系統(tǒng)電源的需求，以燃料電池為代表的新能源技術(shù)正試圖填補(bǔ)這個(gè)缺口。軍用燃料電池的研究和發(fā)展已有50多年，美國(guó)陸軍能源部陸地勇士系統(tǒng)燃料電池技術(shù)組就非常鐘情于燃料電池，已經(jīng)制定了便攜式電池和車載式電池的訂購(gòu)計(jì)劃，而英國(guó)最新的FIST系統(tǒng)和英國(guó)陸軍FRES(快速反應(yīng)系統(tǒng))也將采用燃料電池作為能源。

燃料電池具有較高的燃料利用率，不會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的熱源信號(hào)，因此選擇一種質(zhì)量輕、技術(shù)成熟、利用率高的液體燃料作為能源燃料是非常必要的。如氫電池，原理是將氫的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，氫和來(lái)自空氣中的氧通過(guò)化學(xué)反應(yīng)之后產(chǎn)生水，同時(shí)也產(chǎn)生電能。因?yàn)榉磻?yīng)過(guò)程的惟一副產(chǎn)物是水，不會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)，因此對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何污染，是一種既安全又環(huán)保的能源。

Voller能源公司致力于研制便攜式燃料電池和移動(dòng)發(fā)電機(jī)，該公司引進(jìn)了燃料電池技術(shù)，開發(fā)了相關(guān)系統(tǒng)軟件，用來(lái)對(duì)能源輸入和電源輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，力求研制出高效能的燃料電池系統(tǒng)。其為軍方設(shè)計(jì)的VE10M燃料電池功率為10W，已經(jīng)處于演示驗(yàn)證階段。

美國(guó)陸軍已將甲醇作為一種具有潛力的能源進(jìn)行研究，MTI公司有可能被指定為美軍甲醇燃料電池的直接供應(yīng)商。該公司稱，甲醇電池有望在滿足72小時(shí)供電任務(wù)的情況下，質(zhì)量控制在普通電池的一半，1塊甲醇電池就能完成9塊BA5590電池才能完成的作戰(zhàn)任務(wù)。

德國(guó)的SFC（Smart Fuel Cell）公司已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種高能量密度并能直接供電的甲醇燃料電池。其充電燃料筒可以很方便地進(jìn)行更換，質(zhì)量只有0.47kg，長(zhǎng)寬為18cm×8cm，體積非常小。該燃料電池在14.4V額定電壓下，最大功率為40W，質(zhì)量?jī)H為1kg，在完成72小時(shí)供電任務(wù)的同時(shí)，可將士兵在電源上的負(fù)重減少到原來(lái)的80%，該燃料電池系統(tǒng)現(xiàn)正處在測(cè)試階段。

該甲醇燃料電池系統(tǒng)的升級(jí)產(chǎn)品也正在研制過(guò)程中，系統(tǒng)可通過(guò)甲醇燃料提供25W的功率輸出，而且能與任何標(biāo)準(zhǔn)的軍用鋰電池配套使用。如將高能量密度和連續(xù)供電的優(yōu)點(diǎn)集于一身的“詹妮”甲醇燃料電池質(zhì)量?jī)H為原來(lái)同等能量電池的80%，配有一個(gè)350ml容量的燃料筒，可以提供350KWh的電量，質(zhì)量只有0.36kg，可以代替2塊質(zhì)量達(dá)2kg的傳統(tǒng)電池?！罢材荨奔状既剂想姵乜梢耘溲b于獨(dú)立的士兵系統(tǒng)，也可以配裝在無(wú)人值守設(shè)備上。目前已經(jīng)有包括德國(guó)、英國(guó)、挪威和荷蘭在內(nèi)的8個(gè)國(guó)家對(duì) “詹妮”甲醇燃料電池提出了訂貨。

挑戰(zhàn)新技術(shù)，

滿足不斷增長(zhǎng)的軍事需求

近10多年來(lái)，軍用電池技術(shù)的發(fā)展一直不能滿足迅速增長(zhǎng)的軍事需求，在未來(lái)士兵系統(tǒng)電源技術(shù)發(fā)展方面的表現(xiàn)尤為明顯。許多電池系統(tǒng)都在改進(jìn)原有的工藝設(shè)計(jì)來(lái)降低成本，且改進(jìn)電池的性能，從而提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

位于美國(guó)亞拉巴馬州的奧本大學(xué)論證了用斯特靈(Stirling)交流發(fā)電機(jī)解決電池的再充電技術(shù)問(wèn)題。自由活塞式斯特靈交流發(fā)電機(jī)已經(jīng)有超過(guò)40年的歷史，可以利用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)將熱能轉(zhuǎn)換成電能。奧本大學(xué)介紹說(shuō)，因?yàn)橥獠康臒崮軄?lái)源多種多樣，其因此比較符合軍用能源的條件。

ABSL公司研制出一種新型智能電池系統(tǒng)“Smart”。該電池配有一個(gè)獨(dú)立的小型充電指示器，并設(shè)計(jì)有小型電池壽命指示器，可以顯示電池容電量的衰減量，植入的ILS軟件可以優(yōu)化電池與士兵系統(tǒng)的連接，從而提高電池的功效。盡管要增加一些成本，但是這些設(shè)計(jì)可以降低電池使用和儲(chǔ)存過(guò)程中的耗費(fèi)，減少能源浪費(fèi)，并且有助于士兵操作使用。

許多公司也在努力嘗試著其他的能源方案，比如微型發(fā)電機(jī)電池，即只有硬幣大小的鈕扣電池，由一個(gè)微型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，具有比傳統(tǒng)電池更持久的使用壽命，而且質(zhì)量特別小。

隨著研制工作的開展，許多技術(shù)瓶頸相繼出現(xiàn)，要把眾多技術(shù)巧妙融合到一個(gè)系統(tǒng)之內(nèi)，并滿足軍事應(yīng)用的高性能要求，還有一段較長(zhǎng)的路要走。

SFC公司的“詹妮”電池

“FIST”系統(tǒng)對(duì)能源不斷增長(zhǎng)的需求是未來(lái)士兵系統(tǒng)對(duì)能源需求的典型體現(xiàn)

Ultralife公司BA-5390/U電池系統(tǒng)

ABSL公司為“弓箭手”系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電源系統(tǒng)

Saft公司Batterles系列BB2590電池

Voller公司VE10M電池