隨著戰(zhàn)場感知、目標捕獲和通信技術(shù)的進步，安裝有大量電器/電子設備的新型特種武器裝備電力負荷急劇增加，對電源提出了更髙的要求但目前各式平臺的電源所能提供的電力有限，嚴重制約了用電設備的使用時間，雖然通過換裝大功率發(fā)電機、增加儲能裝置、加裝輔機電站等方式，可以提髙車輛的電能供應能力，但是會占用更多的武器裝備內(nèi)部空間。以車輛平臺為例，隨著車輛電子技術(shù)的發(fā)展和新的特種環(huán)境對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)、光電探測系統(tǒng)、遙控武器站、電控炮塔、主動防護系統(tǒng)等，從而導致對車輛電能供應需求的急劇增加。

為適應未來戰(zhàn)爭的需求，各式特種平臺在某些情況下需要選擇關閉主發(fā)動機以降低聲和熱等信號特征，從而降低被敵方探測到的概率。這時就需要由化學電池、超級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，無法滿足需求。這就只能依靠輔助電源為其供電，同時使用輔助電源也能提高平臺發(fā)動機空轉(zhuǎn)時的燃油效率,還能夠減輕軍方在油料物資運輸上的負擔和費用。

隨著戰(zhàn)爭形態(tài)的不斷變化，未來大量高能武器將會不斷被采用，如電熱化學炮、電磁炮、高功率微波武器、超寬帶武器等，這些武器將會使未來特種平臺的電能供應需求急劇增加，2014年主動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。從中長期來看，為了滿足未來特種車輛對電能供應的需求，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稱，是針對微電子技術(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，而提出的一項重要命題。一切具有高能量密度特點的電源都屬于致密能源的范疇，主要包括化學電源（電池）、超級電容器、光伏器件或太陽能電池等。

電化學儲能及能量轉(zhuǎn)換技術(shù)是提升儲能電池能量密度的關鍵目前已投入特種應用的新型儲能電池主要包括:鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池、飛輪儲能電池、燃料電池和超級電容器。儲能電池可以用于車輛、艦船等主戰(zhàn)平臺的起動、照明和點火。在混合電推進車輛中，儲能電池主要回收制動能量，在車輛加速時與主發(fā)動機一起供給超額的電能。當特種車輛靜默觀察時，主發(fā)動機關閉，儲能電池為車載用電設備供電。特種車輛上使用的儲能電池必須滿足以下4個條件:比能量髙、使用壽命長、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)動機關閉時，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)量僅為鉛酸電池的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最熱門的電池種類，受到各國的高度重視。美國AHED先進混合電驅(qū)動8x8技術(shù)演示車的能量儲存裝置為5個帶有SAFT鋰離子蓄電池的蓄電池組。飛輪儲能電池是利用飛輪儲存和釋放能量的功能制成的一種機械式蓄電池，功率密度高、充電時間短、存儲時間長、使用壽命長、無污染。德國磁電機公司已研制出一種飛輪儲能電池，飛輪在真空中圍繞著多重電子永磁電機飛快地旋轉(zhuǎn)。在德國軍方的支持下，磁電機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能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置。近年來，國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展。2011年，英國格拉斯哥大學化學學院和歐洲特種防務航天公司的創(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氫問題2013年，美國能源部下屬的橡樹嶺國家實驗室（ORNL)的科學家設計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備中廣泛使用的鋰離子電池的4倍，且成本更低廉。

儲能電池目前存在的主要問題是用于混合電傳動車輛、艦船等大型平臺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。儲能電池未來的主要研究方向包括:儲能電池功率與能量的折中優(yōu)化設計;儲能電池制造過程和成本控制；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);替代電化學改進方案，包括替代化學物質(zhì)和電池;JP-8燃料重整和脫硫以用于戰(zhàn)場的燃料電池；與蓄電池和超級電容器優(yōu)化的燃料電池系統(tǒng)。

超級電容器是近十幾年隨著材料科學的突破而出現(xiàn)的新型功率型儲能元件，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、長時間放電的特點，可用在小功率電子產(chǎn)品及電動玩具產(chǎn)品中。而卷繞型和大型產(chǎn)品則多在需要大電流短時放電，有記憶存儲功能的電子產(chǎn)品中作為后備電源，適用于帶CPU的智能家電、通信等領域中的存儲備份部件。

超級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，填補了電池和傳統(tǒng)電容器的空白，如表1所列。超級電容器存儲的能量可達傳統(tǒng)電容器的100倍以上，與傳統(tǒng)電容器相比，超級電容器的能量密度非常高，容量可達到數(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，不僅能在需要瞬時峰值時提供非常高的功率，還可以在充電時吸收高功率。電容器比電池組能更充分地利用制動能,有非常好的低溫特性，無需保養(yǎng)，擁有比電池組更長的壽命周期。目前，超級電容器還不是一項十分成熟的技術(shù)，但在技術(shù)和成本效益方面具有很高的競爭力，是一種很有前途的瞬時供能裝置。

光電能量轉(zhuǎn)換技術(shù)原理是利用半導體的光伏效應將太陽光能直接轉(zhuǎn)換為電能，相應的產(chǎn)品屬物理電源類，又稱光伏器件或太陽電池。該領域內(nèi)的技術(shù)發(fā)展重點是繼續(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;非晶硅太陽能電池雖然成本低，但是非晶硅太陽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，薄膜太陽能電池的穩(wěn)定性問題也未能得到解決。在新型太陽能電池的研究中，如聚合物太陽能電池、有機物太陽能電池、染料感光電池等，都需要解決其穩(wěn)定性問題；同時，所有的太陽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，近年來涌現(xiàn)出多種新型太陽能電池，同時傳統(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能電池幾個方面。電池器件的薄層化有利于縮短光生載流子在器件中的擴散距離，降低復合及湮滅的幾率，使得在吸光程度大致相當?shù)那疤嵯绿柲茈姵氐男誓軌蛉〉眠M一步的提高。薄層化不僅有益于節(jié)約原料和提升效率，還能簡化器件制備工藝。

未來致密能源領域的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在：1、鋰離子電池作為新一代可充電電池仍是未來一段時間各國發(fā)展的重點,將全面替代傳統(tǒng)蓄電池;2、高比能量動力電池保持快速發(fā)展，將進入工程化應用階段;3、隨著超級電容器技術(shù)的逐漸成熟，電磁炮和電磁裝甲將獲得突破性進展;4、薄膜太陽能光伏電池技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化逐漸成為發(fā)展主流。

經(jīng)過伊拉克戰(zhàn)爭和阿富汗戰(zhàn)爭的檢驗，信息化陸軍特種的優(yōu)勢已顯露無遺。目前各國均在迅速跟進，對本國軍隊實施改造，鋰離子電池也在其中扮演重要的角色。在未來的戰(zhàn)場中，上至各級指揮所，下至每個特種，作為信息網(wǎng)絡的一個節(jié)點，都要使用各種類型的信息設備，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)境適應性的特點要求，各國都把鋰離子電池作為未來特種通信設備電源的首選。在伊拉克戰(zhàn)爭中，美國軍方使用新研制的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價。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、無記憶效應、無污染、自放電小、壽命長等優(yōu)點，成為目前綜合性能最好的電池體系。

對于未來坦克裝甲車輛防護系統(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效能、減輕坦克重量，同時順應了坦克裝甲車輛電氣化的發(fā)展趨勢。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，提髙電裝甲的能量密度將是該領域未來的發(fā)展重點，主要涉及可儲能電容器的選取與設計。

可儲能電容器的選取和設計以提高電容器的工作儲能密度和工作場強、縮小體積為目標。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，未來即將投入使用的電炮的炮彈速度將達到3000m/s以上，故而要求電容器在被擊穿以后的微秒級時間內(nèi)放電完畢，也就是要求脈沖電容器放電電流應具有比較陡的上升前沿，即陡脈沖放電的能力。為了使可儲能電磁裝甲滿足坦克裝甲車輛的機動性以及防護需求，同時保證可儲能電磁裝甲的可靠性和有效性，電容器的選取和設計應從電極、浸漬劑、介質(zhì)等幾個方面來考慮。