隨著戰(zhàn)場(chǎng)感知、目標(biāo)捕獲和通信技術(shù)的進(jìn)步，安裝有大量電器/電子設(shè)備的新型特種武器裝備電力負(fù)荷急劇增加，對(duì)電源提出了更髙的要求但目前各式平臺(tái)的電源所能提供的電力有限，嚴(yán)重制約了用電設(shè)備的使用時(shí)間，雖然通過(guò)換裝大功率發(fā)電機(jī)、增加儲(chǔ)能裝置、加裝輔機(jī)電站等方式，可以提髙車輛的電能供應(yīng)能力，但是會(huì)占用更多的武器裝備內(nèi)部空間。以車輛平臺(tái)為例，隨著車輛電子技術(shù)的發(fā)展和新的特種環(huán)境對(duì)坦克裝甲車輛特種功能的多樣化需求，使得特種車輛的車載用電設(shè)備數(shù)量不斷增多，例如新型控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、光電探測(cè)系統(tǒng)、遙控武器站、電控炮塔、主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)等，從而導(dǎo)致對(duì)車輛電能供應(yīng)需求的急劇增加。

為適應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的需求，各式特種平臺(tái)在某些情況下需要選擇關(guān)閉主發(fā)動(dòng)機(jī)以降低聲和熱等信號(hào)特征，從而降低被敵方探測(cè)到的概率。這時(shí)就需要由化學(xué)電池、超級(jí)電容器甚至是燃料電池等純電力電源供電，而一般蓄電池電容有限，無(wú)法滿足需求。這就只能依靠輔助電源為其供電，同時(shí)使用輔助電源也能提高平臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)的燃油效率,還能夠減輕軍方在油料物資運(yùn)輸上的負(fù)擔(dān)和費(fèi)用。

隨著戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)的不斷變化，未來(lái)大量高能武器將會(huì)不斷被采用，如電熱化學(xué)炮、電磁炮、高功率微波武器、超寬帶武器等，這些武器將會(huì)使未來(lái)特種平臺(tái)的電能供應(yīng)需求急劇增加，2014年主動(dòng)拒止武器所需功率為0.4MW，2016年激光武器所需功率為2MW，2020年電磁軌道炮所需功率為30MW。從中長(zhǎng)期來(lái)看，為了滿足未來(lái)特種車輛對(duì)電能供應(yīng)的需求，必須發(fā)展高性能的車載致密能源。

致密能源是高能量密度電源的簡(jiǎn)稱，是針對(duì)微電子技術(shù)迅猛發(fā)展的需求，為了滿足電子產(chǎn)品日趨小型化、微型化和功能化，推動(dòng)電子裝備信息化、智能化、一體化的快速發(fā)展，而提出的一項(xiàng)重要命題。一切具有高能量密度特點(diǎn)的電源都屬于致密能源的范疇，主要包括化學(xué)電源（電池）、超級(jí)電容器、光伏器件或太陽(yáng)能電池等。

電化學(xué)儲(chǔ)能及能量轉(zhuǎn)換技術(shù)是提升儲(chǔ)能電池能量密度的關(guān)鍵目前已投入特種應(yīng)用的新型儲(chǔ)能電池主要包括:鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池、飛輪儲(chǔ)能電池、燃料電池和超級(jí)電容器。儲(chǔ)能電池可以用于車輛、艦船等主戰(zhàn)平臺(tái)的起動(dòng)、照明和點(diǎn)火。在混合電推進(jìn)車輛中，儲(chǔ)能電池主要回收制動(dòng)能量，在車輛加速時(shí)與主發(fā)動(dòng)機(jī)一起供給超額的電能。當(dāng)特種車輛靜默觀察時(shí)，主發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，儲(chǔ)能電池為車載用電設(shè)備供電。特種車輛上使用的儲(chǔ)能電池必須滿足以下4個(gè)條件:比能量髙、使用壽命長(zhǎng)、比功率大、成本低廉。

目前鉛酸電池的能量和功率密度較低，在主發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，不能滿足特種車輛靜默觀察需求。鎳氫電池具有約兩倍于普通鉛酸電池的能量密度，充一次電車輛可行駛160200km，且電池質(zhì)量?jī)H為鉛酸電池的1/2,而循環(huán)壽命則約為鉛酸電池的3倍。鋰離子電池是近年來(lái)最熱門的電池種類，受到各國(guó)的高度重視。美國(guó)AHED先進(jìn)混合電驅(qū)動(dòng)8x8技術(shù)演示車的能量?jī)?chǔ)存裝置為5個(gè)帶有SAFT鋰離子蓄電池的蓄電池組。飛輪儲(chǔ)能電池是利用飛輪儲(chǔ)存和釋放能量的功能制成的一種機(jī)械式蓄電池，功率密度高、充電時(shí)間短、存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)污染。德國(guó)磁電機(jī)公司已研制出一種飛輪儲(chǔ)能電池，飛輪在真空中圍繞著多重電子永磁電機(jī)飛快地旋轉(zhuǎn)。在德國(guó)軍方的支持下，磁電機(jī)公司正在研究將其用在特種車輛上。燃料電池是一種將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置。近年來(lái)，國(guó)外一直積極探索燃料電池技術(shù)研究,并已取得一些突破性進(jìn)展。2011年，英國(guó)格拉斯哥大學(xué)化學(xué)學(xué)院和歐洲特種防務(wù)航天公司的創(chuàng)新中心聯(lián)合開發(fā)了一種新型納米技術(shù)，用于解決燃料電池的儲(chǔ)氫問(wèn)題2013年，美國(guó)能源部下屬的橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL)的科學(xué)家設(shè)計(jì)出了一種全新的全固態(tài)鋰硫電池，其能量密度約為目前電子設(shè)備中廣泛使用的鋰離子電池的4倍，且成本更低廉。

儲(chǔ)能電池目前存在的主要問(wèn)題是用于混合電傳動(dòng)車輛、艦船等大型平臺(tái)的高功率電池組尺寸太大，成本極高，并且安全性和可靠性也有待提髙。儲(chǔ)能電池未來(lái)的主要研究方向包括:儲(chǔ)能電池功率與能量的折中優(yōu)化設(shè)計(jì);儲(chǔ)能電池制造過(guò)程和成本控制；電池單元與系統(tǒng)的安全性與可靠性;系統(tǒng)控制、電池單元與電池組管理系統(tǒng);替代電化學(xué)改進(jìn)方案，包括替代化學(xué)物質(zhì)和電池;JP-8燃料重整和脫硫以用于戰(zhàn)場(chǎng)的燃料電池；與蓄電池和超級(jí)電容器優(yōu)化的燃料電池系統(tǒng)。

超級(jí)電容器是近十幾年隨著材料科學(xué)的突破而出現(xiàn)的新型功率型儲(chǔ)能元件，根據(jù)制造工藝和外形結(jié)構(gòu)可劃分為鈕扣型、卷繞型和大型三種。鈕扣型產(chǎn)品具備小電流、長(zhǎng)時(shí)間放電的特點(diǎn)，可用在小功率電子產(chǎn)品及電動(dòng)玩具產(chǎn)品中。而卷繞型和大型產(chǎn)品則多在需要大電流短時(shí)放電，有記憶存儲(chǔ)功能的電子產(chǎn)品中作為后備電源，適用于帶CPU的智能家電、通信等領(lǐng)域中的存儲(chǔ)備份部件。

超級(jí)電容器兼有電池高比能量和傳統(tǒng)電容器高比功率的優(yōu)點(diǎn)，填補(bǔ)了電池和傳統(tǒng)電容器的空白，如表1所列。超級(jí)電容器存儲(chǔ)的能量可達(dá)傳統(tǒng)電容器的100倍以上，與傳統(tǒng)電容器相比，超級(jí)電容器的能量密度非常高，容量可達(dá)到數(shù)千法拉，但耐壓較低，受制于電解質(zhì)的分解電壓，漏電流也比較大，容量隨頻率顯著降低，適合用做低頻容性元件。與電池相比，超級(jí)電容器可以在非常高的功率密度下工作，不僅能在需要瞬時(shí)峰值時(shí)提供非常高的功率，還可以在充電時(shí)吸收高功率。電容器比電池組能更充分地利用制動(dòng)能,有非常好的低溫特性，無(wú)需保養(yǎng)，擁有比電池組更長(zhǎng)的壽命周期。目前，超級(jí)電容器還不是一項(xiàng)十分成熟的技術(shù)，但在技術(shù)和成本效益方面具有很高的競(jìng)爭(zhēng)力，是一種很有前途的瞬時(shí)供能裝置。

光電能量轉(zhuǎn)換技術(shù)原理是利用半導(dǎo)體的光伏效應(yīng)將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)換為電能，相應(yīng)的產(chǎn)品屬物理電源類，又稱光伏器件或太陽(yáng)電池。該領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)是繼續(xù)提髙光電轉(zhuǎn)換效率和發(fā)展薄膜光伏器件技術(shù)。太陽(yáng)能電池性能主要受成本、效率、可靠性和穩(wěn)定性參數(shù)的影響。硅晶太陽(yáng)能電池的可靠性和穩(wěn)定性已經(jīng)做得很好，但是成本高;非晶硅太陽(yáng)能電池雖然成本低，但是非晶硅太陽(yáng)能電池第一次曝光效率就減少10%20%，其穩(wěn)定性未能得到解決;同樣，薄膜太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性問(wèn)題也未能得到解決。在新型太陽(yáng)能電池的研究中，如聚合物太陽(yáng)能電池、有機(jī)物太陽(yáng)能電池、染料感光電池等，都需要解決其穩(wěn)定性問(wèn)題；同時(shí)，所有的太陽(yáng)能電池的效率與理論上的效率有很大的差距，存在著較大發(fā)展空間。

受光電能量轉(zhuǎn)換技術(shù)的不斷革新，近年來(lái)涌現(xiàn)出多種新型太陽(yáng)能電池，同時(shí)傳統(tǒng)硅電池也在不斷創(chuàng)新。光電能量轉(zhuǎn)換技術(shù)取得的突破與進(jìn)展主要體現(xiàn)在薄膜電池、柔性電池、疊層電池以及新概念太陽(yáng)能電池幾個(gè)方面。電池器件的薄層化有利于縮短光生載流子在器件中的擴(kuò)散距離，降低復(fù)合及湮滅的幾率，使得在吸光程度大致相當(dāng)?shù)那疤嵯绿?yáng)能電池的效率能夠取得進(jìn)一步的提高。薄層化不僅有益于節(jié)約原料和提升效率，還能簡(jiǎn)化器件制備工藝。

未來(lái)致密能源領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在：1、鋰離子電池作為新一代可充電電池仍是未來(lái)一段時(shí)間各國(guó)發(fā)展的重點(diǎn),將全面替代傳統(tǒng)蓄電池;2、高比能量動(dòng)力電池保持快速發(fā)展，將進(jìn)入工程化應(yīng)用階段;3、隨著超級(jí)電容器技術(shù)的逐漸成熟，電磁炮和電磁裝甲將獲得突破性進(jìn)展;4、薄膜太陽(yáng)能光伏電池技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化逐漸成為發(fā)展主流。

經(jīng)過(guò)伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)和阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)的檢驗(yàn)，信息化陸軍特種的優(yōu)勢(shì)已顯露無(wú)遺。目前各國(guó)均在迅速跟進(jìn)，對(duì)本國(guó)軍隊(duì)實(shí)施改造，鋰離子電池也在其中扮演重要的角色。在未來(lái)的戰(zhàn)場(chǎng)中，上至各級(jí)指揮所，下至每個(gè)特種，作為信息網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，都要使用各種類型的信息設(shè)備，因此電源就是必不可少的裝備之一，而電源的能量密度將成為影響特種特種能力的重要因素。鋰離子電池是當(dāng)今質(zhì)量能量密度和體積能量密度最高的蓄電池，能滿足特種裝備高安全性、髙可靠性和高環(huán)境適應(yīng)性的特點(diǎn)要求，各國(guó)都把鋰離子電池作為未來(lái)特種通信設(shè)備電源的首選。在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)軍方使用新研制的BB-2590型鋰離子電池代替BB-390鎘鎳電池，每塊電池大約能工作34.5h，受到了官兵的高度評(píng)價(jià)。此外，鋰離子二次電池作為繼鎳氫電池之后的最新一代可充電電池，以其電壓高、體積小、質(zhì)量輕、比能量高、無(wú)記憶效應(yīng)、無(wú)污染、自放電小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為目前綜合性能最好的電池體系。

對(duì)于未來(lái)坦克裝甲車輛防護(hù)系統(tǒng)而言，其核心就是電裝甲。這種新概念裝甲不但能大幅提高防護(hù)效能、減輕坦克重量，同時(shí)順應(yīng)了坦克裝甲車輛電氣化的發(fā)展趨勢(shì)。而電裝甲的投入使用需要依靠坦克裝甲車輛攜帶的高壓電容器組提供電能，而且需求總量很大。例如，如果要使主動(dòng)電磁裝甲能夠?qū)Ω赌壳疤箍伺谒l(fā)射的穿甲彈，拋出每塊板至少需要1MJ的能量，如果鋼板發(fā)射器的效率為20%，則需要容量為5MJ的電容器組。在目前可實(shí)現(xiàn)的3MJ/立方米的能量密度水平下，該電容器組需占約1.67m3的空間，仍然不能很好地滿足工程化需求。由此可見(jiàn)，提髙電裝甲的能量密度將是該領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)，主要涉及可儲(chǔ)能電容器的選取與設(shè)計(jì)。

可儲(chǔ)能電容器的選取和設(shè)計(jì)以提高電容器的工作儲(chǔ)能密度和工作場(chǎng)強(qiáng)、縮小體積為目標(biāo)。就目前反裝甲武器戰(zhàn)斗部而言，一般穿甲彈的穿甲速度為1000m/s，破甲彈的金屬射流破甲速度為2000m/s，未來(lái)即將投入使用的電炮的炮彈速度將達(dá)到3000m/s以上，故而要求電容器在被擊穿以后的微秒級(jí)時(shí)間內(nèi)放電完畢，也就是要求脈沖電容器放電電流應(yīng)具有比較陡的上升前沿，即陡脈沖放電的能力。為了使可儲(chǔ)能電磁裝甲滿足坦克裝甲車輛的機(jī)動(dòng)性以及防護(hù)需求，同時(shí)保證可儲(chǔ)能電磁裝甲的可靠性和有效性，電容器的選取和設(shè)計(jì)應(yīng)從電極、浸漬劑、介質(zhì)等幾個(gè)方面來(lái)考慮。