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, "таблеточные" (CR2025, CR2032 и другие) часто используют для питания энергонезависимой памяти BIOS, напольных и кухонных весов, калькуляторов, пультов дистанционного управления, игрушек, маленьких фонариков-брелоков и лазерных указок.

История

Достоинства К достоинствам литиевых элементов можно отнестиВарламов Р. Г. Современные источники питания. Справочник. М.: ДМК, 1998. — 192 с. ISBN 5-89818-010-9: меньшую, чем у серебра и ртути, дефицитность; возможность выполнения особо плоских и компактных элементов (толщиной 1-1,5 мм), позволяющих их использовать в небольших устройствах, таких 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 Тип Катод Электролит Номинальное напряжение ЭДС холостого хода Вт*ч/кг Вт*ч/л Li-MnO2«CR» диоксид марганца Перхлорат лития в растворителе (пропиленкарбонат, диметоксиэтан) 3 В 3,3 В 280 580 Li-(CF)x«BR» Фторид углерода Тетрафторборат лития в пропиленкарбонате, диметоксиэтане, гамма-бутиролактоне 3 В 3,1 В 360-500 1000 Li-FeS2«FR» Дисульфид железа пропиленкарбонат, диоксолан, диметоксиэтан 1,4-1,6 В 1,8 В Li-SOCl2«E» Тионилхлорид Тетрахлоралюминат лития в тионилхлориде 3,5 В 3,65 В 500-700 1200 Li-SO2Cl2 Сульфурилхлорид 3,7 В 3,95 В 330 720 Li-SO2 Диоксид серы Бромид лития 2,85 В 3,0 В 250 400 Li-I2 Иод Иодид лития 2,8 В 3,1 В Li-Ag2CrO4 Хромат серебра Перхлорат лития 3,1-2,6 В 3,45 В Li-Ag2V4O11, Li-SVO, Li-CSVO Оксид серебра+Оксид ванадия Гексафторфосфат лития или гексафтороарсенат лития в пропиленкарбонате с диметоксиэтаном Li-CuO«GR» Окись меди Перхлорат лития в диоксолане 1,5 В 2,4 В Li-Cu4O(PO4)2 Copper oxyphosphate Li-CuS Сульфид меди 1,5 В Li-PbCuS Сульфид свинца и сульфид меди 1,5 В 2,2 В Li-FeS Сульфид железа Пропиленкарбонат, диоксолан, диметоксиэтан 1,5-1,2 В Li-Bi2Pb2O5 Lead bismuthate 1,5 В 1,8 В Li-Bi2O3 Оксид висмута 1,5 В 2,04 В Li-V2O5 Оксид ванадия 3,3/2,4 В 3,4 В 120/260 300/660 Li-CuCl2 Хлорид меди LiAlCl4 или LiGaCl4 в SO2. Li/Al-MnO2, «ML» Оксид марганца 3 В Li/Al-V2O5, «VL» Оксид ванадия 3 В Li-Se Селен 1,9 В Li-air Углерод 1800-660 1600-600 Li-FePO4 Феррофосфат лития Этиленкарбонат, диметилкарбонат, перхлорат лития 3,0-3,2 В 3,2 В 90-160 325

Тионилхлоридный катод В качестве положительного электрода в т. н. литийтионилхлоридных батарейках применяется тионилхлорид. Химический процесс в батарее:

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). 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 растёт. При нагружении батарея через некоторое время восстанавливает характеристики.

Литий-железофосфат, LiFePO4, «лифер» Перезаряжаемые элементы, аккумуляторы. В отличие от более известных литийионных, пожаробезопасны, их повреждение не приводит к возгоранию, они обладают кратно большим ресурсом циклов заряда-разряда, что делает их востребованными в солнечной энергетике и на транспорте в некоторых странах.

Характерное рабочее напряжение — 3,2-3,3 вольта в зависимости от нагрузки, причем это напряжение слабо зависит от степени заряженности. Требуют осторожности при заряде - в конце заряда напряжение резко растёт, что может привести к выходу из строя.

К недостаткам можно отнести практическую невозможность заряда при отрицательных температурах и меньшую удельную емкость в сравнении с традиционными литиевыми аккумуляторами.

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 CR-V3

Примечания

Категория:Гальванические элементы элемент питания