Литиевый элемент питания
Литиевый элемент — одноразовый (неперезаряжаемый) гальванический элемент, в котором в качестве анода используется литий или его соединения. Катод и электролит литиевого элемента может быть разных видов, поэтому термин «литиевый элемент» объединяет группу элементов с одинаковым материалом анода.
В зависимости от выбранного типоразмера и используемых химических материалов, литиевый элемент питания может производить напряжение 1,5 В (совместим с щелочными элементами) или 3 В. Литиевые элементы питания широко распространены в современной портативной электронной технике.
История
Этот раздел статьи ещё не написан. |
Достоинства
К достоинствам литиевых элементов можно отнести[2]:
- меньшую, чем у серебра и ртути, дефицитность;
- возможность выполнения особо плоских элементов (толщиной 1-1,5 мм), позволяющих производить особо плоские устройства, такие как наручные часы;
- возможность получения различных рабочих напряжений (1,5: 2,8; 3 и 3,5 В), что невозможно реализовать в других видах гальванических элементов;
- исключительно малые токи саморазряда и высокая степень герметичности, что позволяет хранить литиевые элементы до начала эксплуатации 5-7 лет без нарушения герметичности;
- возможность хранения и работы в широком диапазоне отрицательных и положительных температур.
Химические процессы
Тионилхлоридный катод
В качестве положительного электрода в т. н. литийтионилхлоридных батарейках применяется тионилхлорид. Химический процесс в батарее:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{4Li + 2SOCl_2 \rightarrow 4LiCl + S + SO_2} }[/math]
Напряжение новой батареи 3.65 В, окончание разряда 3.0 В. Характеристика разряда плоская с резким падением напряжения в конце ёмкости.
Эти батарейки отличаются высокой плотностью энергии (0.5 кВт*ч/кг, 1.2 кВт*ч/л), длительными сроками работы (свыше 20 лет, саморазряд ~1 %/год) и широким температурным диапазоном (до −80..+130 °C).[13] Однако их применение ограничено профессиональными применениями в связи с токсичностью содержимого и риском взрывного разрушения при коротком замыкании.
Батареи этого типа обладают склонностью к пассивации — осаждению плёнки хлорида лития на литиевом электроде при длительном отсутствии нагрузки или малых токах потребления. При этом внутреннее сопротивление батареи значительно растет. При нагружении батарея через некоторое время восстанавливает характеристики.[14]
Применение
Литиевые элементы нашли применение в устройствах, предъявляющих высокие требования к элементам питания на протяжении длительного срока службы, таким как электрокардиостимулятор и другие имплантируемые медицинские устройства. Такие устройства могут работать автономно до 15 лет. Применение литиевых элементов в устройствах с небольшим сроком службы не всегда оправдано. Так, литиевый элемент может прослужить дольше, чем детская игрушка, для которой он был приобретен. Диапазон применения литиевых элементов практически аналогичен применению щелочных элементов — это большое количество различных устройств, таких как часы или фотокамера.
Типоразмеры
Небольшие («таблеточные») литиевые элементы часто используются в портативных электронных устройствах с малым энергопотреблением (часы, калькуляторы), а также в компьютерах для питания энергозависимой памяти CMOS и часов.
См. также
Примечания
- ↑ Energizer EA91 (Lithium/Iron Disulfide (Li/FeS2)) Архивная копия от 12 июля 2019 на Wayback Machine, официальное описание производителя.
- ↑ Варламов Р. Г. Современные источники питания. Справочник. М.: ДМК, 1998. — 192 с. ISBN 5-89818-010-9
- ↑ Duracell Duracell Primary Lithium Coin Cell Article Information Sheet (недоступная ссылка) (1 июля 2015). Дата обращения: 2 января 2018. Архивировано 3 января 2018 года.
- ↑ Energizer Energizer Product Safety Data Sheet, Coin/Button Lithium Manganese Dioxide Batteries (недоступная ссылка) (1 января 2017). Дата обращения: 2 января 2018. Архивировано 8 сентября 2017 года.
- ↑ DongGuan TianQiu Enterprise Co., Ltd Material Safety Data Sheet, Li-Mn Button Cell CR2025 (недоступная ссылка) (1 января 2016). Дата обращения: 2 января 2018. Архивировано 3 января 2018 года.
- ↑ (2004) «Trends in cardiac pacemaker batteries». Indian Pacing and Electrophysiology Journal 4 (4): 201–212. PMID 16943934.
- ↑ Electronic Components - Panasonic Industrial Devices (недоступная ссылка). www.panasonic.com. Архивировано 13 ноября 2013 года.
- ↑ Electronic Components - Panasonic Industrial Devices (недоступная ссылка). www.panasonic.com. Архивировано 25 ноября 2013 года.
- ↑ (2017) «The rise of lithium–selenium batteries». Sustainable Energy & Fuels 1: 14–29. doi:10.1039/C6SE00094K.
- ↑ 10,0 10,1 (2012) «A Critical Review of Li∕Air Batteries». Journal of the Electrochemical Society 159 (2): R1. doi:10.1149/2.086202jes.
- ↑ Large-Format, Lithium Iron Phosphate (недоступная ссылка). JCWinnie.biz (23 февраля 2008). Дата обращения: 24 апреля 2012. Архивировано 18 ноября 2008 года.
- ↑ 12,0 12,1 Great Power Group, Square lithium-ion battery . Дата обращения: 31 декабря 2019. Архивировано 3 августа 2020 года.
- ↑ All About Batteries, Part 7: Lithium Thionyl Chloride . Дата обращения: 1 октября 2020. Архивировано 1 сентября 2017 года.
- ↑ Особенности работы литий-тионилхлоридных батарей (недоступная ссылка). Дата обращения: 1 октября 2020. Архивировано 22 июля 2019 года.