Літієва батарея

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
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

Літієва батареяпервинна електрична батарея, в якій використовується металевий літій або сполуки літію в якості анода. 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.

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[ред.ред. код]

Опис[ред.ред. код]

Літієві батареї володіють високими енергетичними характеристиками і 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 (CuF2), літій-хромат срібла (LiAg2CrO4), літій-сульфід міді (LiCuS).

Найбільш поширеним типом літієвої батареї, яка широко використовуються в побутових приладах є батарея, в якій в якості анода використано металевий літій, а діоксид марганцю — в якості катода, 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 – в якості колектора 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[ред.ред. код]

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 питому енергію за масою до 330 Вт·год/кг, що приблизно в три рази вище, ніж у ртутних і срібно-цинкових, і в чотири рази вище ніж у лужних батарей.[1] Питома енергія за об'ємом у літієвих батарей на 50% вище, ніж у ртутних, і на 100% вище, ніж у лужних.[1] 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 Великобританії і ЄС — лише 0,5% всіх продажів разом з батареями вторинних типів.[2][3][4]

Небезпеки[ред.ред. код]

Прийом всередину і задухи[ред.ред. код]

Див.: Батарея (електрика)#Інші небезпеки

Утилізація[ред.ред. код]

Докладніше: Переробка батарей

Примітки[ред.ред. код]

  1. а б Ефимов И. П. Источники питания РЭА: Учебное пособие. — 2-е изд., испр. Ульяновск: УлГТУ, 2002. — 136 с. ISBN 5-89146-268-0
  2. «BAJ Website | Monthly battery sales statistics». Baj.or.jp. Процитовано 2013-06-12. 
  3. INOBAT 2008 statistics
  4. Battery Waste Management - 2006 DEFRA

Джерела[ред.ред. код]

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

Див. також[ред.ред. код]