Літієва батарея

Літієва батарея — первинна електрична батарея, в якій використовується металевий літій або сполуки літію як анод. В залежності від конструкції і хімічних сполук, що використовуються, літієві батареї можуть видавати напругу від 1,5 В (як і у випадку з (вуглецево-цинковими) або лужними батареями) до приблизно 3,7 В, що вище, ніж у будь-яких інших батарей. Тому потрібно бути уважним, щоб не допускати помилок випадкових замін батарей з робочою напругою 1,5 В на літієві, напруга яких значно більша.

CR2032 літієві батареї у вигляді присадкуватого циліндра, звані як («дискові батарейки») або «кнопкові батареї»

Літієва батарея CR2032 в слоті на материнській платі комп'ютера

Літієва батарея розміру АА з номінальною напругою 1,5 В

На відміну від літій-іонних батарей, які є акумуляторами, і у яких використовується з'єднання інтеркальованого літію, в літієвих батареях використовується металічний (нуль-валентний) літій. У літій-іонних акумуляторах іони літію перебувають в активних речовинах електродів, а не в металевих пластинах.

Літієві батареї бувають циліндричної і (дискової форми).

Історія

Опис

Літієві батареї мають високі енергетичні характеристики із розширеним діапазоном експлуатаційних можливостей.

Існує цілий ряд літієвих батарей великої ємності (десятки і сотні ампер-годин) спеціального призначення. До сімейства «літієвих батарей» відносяться багато батарей з різними типами катодів і електролітів. Постійний пошук матеріалів електродів і складу електроліту для літієвих батарей призводить до створення батарей з різною хімічною структурою: літій-тіонілхлоридних (LiSOCl₂), літій-п'ятиокис ванадію (LiV₂O₅), літій-двоокис сірки (LiSO₂), літій-трьохокис молібдену (LiMoO₃), літій-фторид міді (LiCuF₂), літій-хромат срібла (LiAg₂CrO₄), літій-сульфід міді (LiCuS).

Найбільш поширеним типом літієвої батареї, яка широко використовуються в побутових приладах є батарея, в якій як анод використано металевий літій, а (діоксид марганцю) — як катод, з розчиненою в органічному розчиннику сіллю літію. Тип літієвих батарей на основі літій/оксидів марганцю (Li/MnO₂ і Li/Mn₂O₄) найбільше вивчений і технологічно відпрацьований. Їх ємність нижча, ніж у матеріалів на основі кобальту, але вони дешевші й не вимагають такого складного контролера для керування процесами заряд-розряд.

Висока реактивність літію, вплив вологості повітря на стан електродів і електроліту визначають підвищену складність при виготовленні батарей, необхідність проведення технологічних операцій у герметичних блоках в атмосфері аргону і сухих приміщеннях. Підвищені вимоги висуваються до герметизації літієвих батарей, — оскільки повинна бути виключена можливість витікання електроліту чи потрапляння всередину повітря і парів води, з метою запобігання виникнення небезпеки пожежі або вибуху батареї. Герметизація літієвих батарей, можлива внаслідок використання хімічних систем, що не виділяють гази в процесі розряду.

Батарея CR2032 у розібраному виді. Зліва-направо:
ліворуч — анод покритий літієм (негативна чашка з шаром літію) з внутрішньої сторони (окислюється на повітрі),
сепаратор (пористий матеріал),
катод з двоокису марганцю,
металева сітка — як колектор струму,
металевий корпус (+) (пошкоджений при відкритті батареї),
пластикове ізоляційне запечатувальне кільце.

Дуже суттєвою перевагою літієвих батарей є їх здатність до тривалого зберігання в стані готовності до роботи. А у поєднанні з дуже малими швидкостями реакцій саморозряду існує можливість зберігати літієві батареї в стані готовності до роботи протягом 5-10 років без необхідності створення спеціальних умов зберігання.

Застосування

Літієві батареї використовують там, де потрібна висока стабільність робочої напруги протягом багатьох років експлуатації — в годинниках, фотокамерах, калькуляторах, для захисту пам'яті інтегральних схем, у вимірювальних приладах і медичному устаткуванні. У кардіостимуляторах та інших імплантовуваних електричних медичних пристроях для літієвих батарей використовують спеціалізовані літій-йодид батареї розраховані на 15 і більше років.

Літієві батареї забезпечують за масою до 330 Вт·год/кг, що приблизно втричі вище, ніж у (ртутних) і (срібно-цинкових), і в чотири рази вище ніж у лужних батарей. Питома енергія за об'ємом у літієвих батарей на 50 % вище, ніж у (ртутних), і на 100 % вище, ніж у лужних. Літієві батареї мають менші масові і габаритні показники, великий термін зберігання (досягає 5-10 років і більше).

Літієві батареї мають стабільну напругу в широкому діапазоні розрядних струмів, більш працездатні в ширшому інтервалі температур, ніж лужні батареї.

Літієві батареї первинного типу складають 28 % продажів усіх первинних батарей в Японії, але тільки 1 % всіх продажів батарей у Швейцарії. А у Великій Британії і ЄС — лише 0,5 % всіх продажів разом з батареями вторинних типів.

Небезпеки

Прийом всередину і задуха

Див.: Батарея (електрика)#Інші небезпеки

Утилізація

Докладніше: (Переробка батарей)

Див. також

• Список типів електричних батарей
• Літій-іонний акумулятор
• (Літій-повітряна батарея)
• (Переробка батарей)

Примітки

1. Ефимов И. П. Источники питания РЭА: Учебное пособие. — 2-е изд., испр. Ульяновск: УлГТУ, 2002. — 136 с.
2. . Baj.or.jp. Архів оригіналу за 6 грудня 2010. Процитовано 12 червня 2013.
3. (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 14 листопада 2011. Процитовано 14 листопада 2011.
4. (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 8 жовтня 2013. Процитовано 29 червня 2013.

Джерела

• Шембель О. М., Білогуров В. А. Основні характеристики сучасних хімічних джерел струму різних електрохімічних систем // Сучасна спеціальна техніка : науково-практичний журнал. — 2009. — № 2 (17). — С. 66-86.

Посилання

• Літій це нове золото — відео