这种40年前的电池技术又热起来了？叫板锂电，美海军正重点关注！

发电机可以持续供能，但不能为“定向能武器”和“轨道炮“提供所需的高功率短脉冲能量。美国海军目前采用锂离子电池，虽然其可以迅速放电，但对军舰也会造成一定风险:容易热失控起火，且在苛刻温度条件下不能较好运转。这些问题导致难以在舰船、潜艇、交通工具和无人系统上装备含有此类电池的武器。

为了解决这些问题，位于马萨诸塞州和麻省理工学院的维斯瓦机器人公司Vishwa Robotics的研究人员为美国海军设计了一种基于旋转飞轮的机械电池。它使用内置在盒子里的飞轮阵列，可在飞轮旋转时储存能量，并在其停止时提供高功率的短脉冲电能。这种机械电池可用来为激光武器或磁道炮提供能量，甚至可以作为日常家用储能。

图1 飞轮电池结构（图片来自Autolab官方百家号）

尽管在储能方面，飞轮电池还无法与化学电池相媲美，但机械电池有一些独创的特点。由于该机械电池是由小的飞轮单元集成，而不是一个单独的大飞轮，通过缩小飞轮尺寸，每个电池的旋转速度可以快得多。通过专门定制的轴承，可使机组更高效和经济。这种设计比同等重量的锂离子电池存储更多的能量，而且释放速度更快，不会产生热风险。比如，一台5千瓦的柴油发电机一般和一台洗衣机一样大，重量超过100公斤。而一个5千瓦机械电池原型是一个直径只有25厘米的圆盘，下一代甚至不到20厘米宽。此外，可以堆叠多个机械电池为能量密集型武器提供动力，比如用来打击无人机的激光制导武器。这种机械电池也可用于家庭，一个10千瓦时的小型机械电池在晚上可为家庭住宅供电，到了白天，屋顶的太阳能电池板再为此电池充电。

图2 飞轮电池内部结构图（图片来自Autolab官方百家号）

此外，飞轮是一种简单的机械设备，不需要稀有材料来制造，所以可以进行低成本大规模生产。化学电池在几百次充放电循环后效率会降低，但机械电池在几万次充放电循环后仍没有衰退迹象，可以持续使用数十年。

但是相关质疑也随之出现，伦敦城市大学(City University of London)的基思·普兰(Keith Pullen)表示，机械电池似乎很适合为需要短脉冲高能的器件所使用。他质疑这些机械电池能否产生比锂离子电池更大的能量密度。

而海军目前更关注的首要问题是机械电池要比化学电池具有更好的安全性。因为在过去，有过飞轮在旋转时抛出碎片或脱落，导致人员受伤的事故。美国海军近期也批准了一份两年的机械电池研发合同，其中将包括在各种条件下测试机械电池性能和安全性。