Современный мир насыщен разнообразными гаджетами, игрушками и приборами, которые требуют для работы элементы питания в виде гальванических батареек либо аккумуляторов. Различные брендовые компании предлагают широкий ассортимент питающих элементов. Наиболее эффективными считаются литиевые батарейки и аккумуляторы. Они отличаются повышенной стоимостью, но это с лихвой компенсируется положительными свойствами.
Принцип работы литиевых элементов основан на реакции окисления, являющейся необратимой. Отрицательный вывод в элементах выполняют из оксида лития, а положительный из оксидов различных металлов. Для катода применяют оксиды железа, марганца, меди. Иногда вместо металла применяют жидкие соединения серы и хлора.
Стоит знать! В процессе реакции оксид лития отдает отрицательные частицы, тем самым протекает ток, и заряд накапливается.
Данные батареи изготавливаются с восстановлением заряда, а также одноразовые у которых в ходе реакции накопленный заряд не восстанавливается. По конструкции исполнения различают два вида гальванических элементов на основе лития- бобинные и спиральные.
- Бобинные батарейки
- Спиральные батарейки
- Свойства литиевых батареек при разных анодных парах
- Габариты и маркировки
- Сроки службы литиевых элементов питания
- Области применения
- Достоинства и недостатки литиевых батарей
- Разница между щелочными и литиевыми элементами питания
- Заряжать или не заряжать литиевые батарейки
Бобинные батарейки
Бобинные элементы питания на основе реакции оксида лития изготавливают призматической формы. В качестве катода применяется жидкий оксид хлора, он находится в центре и соединен со стеклянно-металлическим герметичным выводом. По кругу расположен литиевый анод, от катода разделяется угольным катализатором.
Сроком службы таких элементов производители объявляют до 20 лет. Номинальный ток батареек не превышает 150 мА.
Спиральные батарейки
Спиральные литиевые элементы питания изготавливают в виде призмы и цилиндра, а также в форме таблеток. В конструкции применяется анод из лития, отделенный от электролита угольным катализатором.
Важно! Производители для защиты от вздутия литиевой батарейки устанавливают предохранительный клапан.
Такое исполнение питающих элементов подразумевает большую активную площадь лития, тем самым заряд быстрее отдается при гальванической реакции. Самостоятельный разряд достигает 10% в год, постоянный номинальный ток имеет значение от 0,1 А до 1,8 А. При импульсе ток может достигать значение 4 А.
Свойства литиевых батареек при разных анодных парах
В зависимости от материала используемого при изготовлении катода технические характеристики литиевых батареек могут изменяться по основным параметрам. Выделяют 7 основных анодных пар:
- Li/MnO2— электролитом является соединение хлора с литием. Постоянное напряжение до 3 В, потеря заряда в течение года составляет 2,5%. Сроком годности устанавливается значение до 10 лет. Выполняется в виде таблетки и имеет маркировку «CR». Диапазон рабочих температур от -20°С до +55°С.
- Li/CuO- соединение меди позволяет сохранять больше заряда в течение срока службы. Номинальное напряжение имеет значение 1,2-1,5 В. Диапазон рабочих температур от -10°С до +70°С. Элемент питания с данной анодной парой может имеет срок годности до 10 лет.
- Li/SO2— в качестве электролита применяется диоксид серы, в котором содержатся элементы для повышения проводимости. Катод выполняется из прессованного графита с сажей. Данное исполнение является наиболее распространенным. Номинальное напряжение, вырабатываемое при реакции, составляет 2,6 В- 2,8 В. При эксплуатации возможно возникновение короткого замыкания для этого в конструкции установлен предохранитель давления. Батарейка способна работать при диапазоне температур от -60°С до +70°С, способна сохранять работоспособность в течение 10 лет.
- Li/I2— в данных элементах не применяется электролит, химическая реакция происходит при смешивании твердых материалов. Считаются самыми надежными, используются для питания в медицинских аппаратах, где необходим постоянное значение напряжения на длительный срок. Рассчитана на 15 лет работы.
- Li/FeS2— имеют завышенную стоимость, что не делает их менее распространенными. Среди потребителей считаются лучшими. Применяются в устройствах с повышенной мощностью, в конструкции есть предохранитель давления и клапан сброса, а также защита при резком увеличении значения тока. Срабатывает предохранитель при температуре от 80 °С. Изготавливаются цилиндрической формы, имеют срок службы до 10 лет.
- Li/CFx— элемент питания работает при повышенных значениях температуры до +85°С. Применяется в медицинской технике, имеет саморазряд до 20% в течение 10 лет.
- Li/SOCl2— отличается от остальных повышенной емкостью. Номинальное рабочее напряжение составляет значение без подачи нагрузки до 3,8 В, а при нагрузке 3,5В. Электролитом является химическое соединение на основе хлора, считается агрессивным. При падении рабочей температуры ниже нуля емкость начинает падать, и наоборот при повышении значение незначительно увеличивается. Максимальная температуры работоспособности +130°С. В конструкции имеется защита в виде плавкой вставки, а также клапан увеличенного давления.
Габариты и маркировки
Для работы различных приборов необходимо правильно подобрать элемент питания. Для этого следует знать такие параметры как диаметр, длину, значение напряжения и конструкцию исполнения. На элементах питания используется специальная маркировка, зная расшифровку можно легко найти нужную батарейку. Различают несколько видов маркировки:
- Литиевые батарейки ААА- значение напряжения составляет 1,5 В, длина 44,5 мм, диаметр 10,5 мм. Имеет народное название мизинчиковая.
- АА- номинальное рабочее напряжение составляет 1,5 В, имеет длину 50,5 мм и диаметр исполнения 14,5 мм. В быту называют пальчиковой.
- С- имеет рабочее значение напряжения 1,5 В, длину и диаметр 50 мм и 26,2 мм соответственно. Народное название дюймовочка.
- D- рабочее напряжение 1,5 В. Длина батарейки составляет 61,5 мм, а диаметр 34,2 мм. В народе называют бочка.
- РР3- имеет повышенное значение напряжения 9 В. Диаметр составляет 26,5 мм, а длина 48,5 мм. В быту называют крона.
Подбирая элемент питания необходимо учитывать требования к применению. Литиевые отличаются от алкалиновых батареек повышенной стоимостью.
Сроки службы литиевых элементов питания
При соблюдении всех требований по хранению батарейки способны прослужить более 10 лет. Часто бывает, что забытый элемент через несколько лет может отлично справляться с питанием различных приборов. Дата изготовления указывается на корпусе в виде шифра, состоящего из букв и цифр. Срок хранения литиевых батареек указан на упаковке, даже, если она не применялась. Маркировку контролирует всемирная электротехническая комиссия.
Области применения
Данные батарейки имеют длительный срок службы, что делает их распространенными для применения в аппаратах и приборах с увеличенной мощностью потребления. Основными устройствами, где применяются батарейки считают:
- компьютерная техника;
- оптическая и фототехника;
- оборудование, используемое в медицине;
- авиастроение;
- военная промышленность;
- космическая отрасль.
Достоинства и недостатки литиевых батарей
Как и любое электрическое оборудование батарейки на основе лития имеют плюсы и минусы в процессе применения. К достоинствам относятся:
- низкий уровень самостоятельного разряда;
- высокая емкость заряда;
- повышенное значение рабочего напряжения аккумуляторных батарей;
- можно ли зарядить литиевую батарею – да;
- высокая надежность;
- просты в применении.
К недостаткам причисляют:
- Повышенную стоимость. Сложная конструкция аккумуляторов, состоящих из батарей. Невозможность использования без контроля за показателями напряжения и тока. В качестве защиты устанавливают контроллер.
- Наступление срока службы с первого дня изготовления. С течением времени элемент теряет свои полезные свойства.
- Пагубное влияние широкого диапазона перепада температур применения.
Разница между щелочными и литиевыми элементами питания
При выборе между алкалиновыми и литиевыми батарейками следует учитывать условия, при которых они будут использоваться.
Важно помнить, что для приборов и аппаратов в которых необходимо питание повышенной мощности, а также если присутствует вероятность возникновения импульсных токов следует использовать элемент питания либо аккумуляторы на основе реакций лития. Нет необходимости приобретать взамен несколько алкалиновых.
Напротив, оборудование, где нет импульсных потреблений повышенной мощности обычно применяют щелочные элементы.
Внимание! Малые токи пагубно влияют на емкость литиевых батареек, тем самым понижая срок службы.
Заряжать или не заряжать литиевые батарейки
При покупке необходимо обратить внимание на маркировку указывающую возможность многократного перезаряда. Обычно на элементе указывается надпись «rechargeable», что значит перезаряжаемая.
Отсутствие соответствующих указаний на корпусе говорит об одноразовости батарейки. Приобретение заряжаемых элементов может значительно сэкономить затраты на покупку запаса из одноразовых.
Совет! Само восполнение заряда следует производить при помощи специальных приборов, предназначенных для этого.
В их конструкции зарядных устройств используются средства контроля и защиты. Заряд протекает в два этапа и занимает время от 3 до 8 часов.
Появление литиевых элементов значительно упростило использование переносных приборов и аппаратов с отдельным питанием. Соблюдение правил эксплуатации, хранения и перезарядки таких батареек надолго сохранит их работоспособность и срок службы.
