Что такое литиевые батарейки
Перейти к содержимому

Что такое литиевые батарейки

  • автор:

У вас большие запросы!

Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.

Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.

Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад

Как это устроено.

ЛИТИЕВЫЕ БАТАРЕЙКИ. После нескольких случаев взрывов литиевых батареек в персональных компьютерах встал вопрос о том, почему они могут так перегреваться, что возникал пожар? Параллельный вопрос: почему такой перегрев случался достаточно редко – лишь в несколько раз на сотни миллионов случаев? Литиевые батарейки различаются по составу, но во всех подзаряжаемых модификациях, включая те, что ставятся в фотоаппараты и сотовые телефоны, используется оксид лития-кобальта в качестве катода и графит в качестве анода. Во избежание опасных последствий процесс изготовления тщательно контролируется. Хотя стопроцентную гарантию безопасности никто дать не решается, рисковать имеет смысл – мы получаем четырёхкратное увеличение ёмкости батареи при снижении стоимости. Такие батарейки производятся с 2005 г., и с тех пор предпринято достаточно мер по обеспечению безопасности их эксплуатации. Новые оксиды для катодов и широкий диапазон материалов для анода (от графита до кремния) вместе со схемными решениями позволяют получать большой ток безо всякого риска возгорания и широко использовать литиевые батарейки в устройствах бытовой электроники.

• В литиевой батарейке запасается огромная энергия за счёт того, что катодные и анодные листы, разделённые сепаратором, очень плотно скручиваются и погружаются в электролит. Во избежание перегрева газ, выделющийся при электролитической реакции, удаляется через отверстие в корпусе. Если выделение газа слишком сильное, прокладка раздувается, и батарейка перестаёт работать. Если закоротить электроды извне, происходит быстрый разряд, вызывающий срабатывание схемы прерывателя тока, и батарейка размыкается.

• Обычно в персональных компьютерах ставят несколько пар батареек, соединяя эти пары последовательно. Электронные схемы контролируют ток разрядки и ток зарядки, а термистор измеряет температуру, давая сигнал при перегреве.

• Батарейка работает за счёт химической энергии. Литий в аноде ионизуется в электролите (соль лития), ионы лития мигрируют через пористый пластиковый сепаратор к катоду. Выcвободившиеся в результате реакции электроны движутся к аноду – в цепи течёт ток. Если к катоду приложить обратное напряжение, ионы потекут обратно к аноду, и батарейка подзарядится.

• В батарейках в форме таблеток ток течёт в результате перемещения ионов лития через электролитический сепаратор. Направление тока здесь изменить нельзя, поэтому такие батарейки не подзаряжаются.

• Первая причина перегрева – цепочка металлических частиц, замыкающая в результате некачественного изготовления анод и катод через сепаратор, и шунтирующая цепь (a). Выделяющееся на ней тепло может инициировать бурный процесс вплоть до возгорания. Вторая причина – осаждение лития на аноде (b) вследствие нежелательных химических реакций.

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ, ЧТО?..

• Литий активно горит в присутствии даже следов влаги, поэтому не пытайтесь вскрывать литиевые батарейки. Не пытайтесь гасить огонь водой – она только усилит горение; используйте огнетушители только с химическим наполнителем. Корпус батарейки сильно нагревается или даже воспламеняется, если ток разрядки слишком велик (особенно, если батарейка хорошо заряжена) или если она долго лежит на солнце (например, на окне автомобиля). Не закорачивайте также выводы батарейки.

• Фирма Tesla представила свою разработку – полностью электрифицированное дорожное транспортное средство на 6381-й литиевой батарейке. Машина разгоняется за 4 с до скорости 70 км/ч и проходит на одной зарядке расстояние 400 км. На машине предусмотрены контроллеры, которые могут отключать целые секции, даже если какая-то батарейка загорелась. Ведутся эксперименты с батарейками на оксидах лития-магния-никеля.

• Любые батарейки со временем стареют и выходят из строя, но срок службы литиевых батареек особенно сильно зависит от условий эксплуатации: они портятся быстрее, если заряжены полностью и если они находятся при повышенной температуре. Например, литиевая батарейка в персональном компьютере, будучи полностью заряженной, при температуре окружающей среды 25 °С теряет за год 20% исходной ёмкости. Рекомендуется держать такие батарейки заряженными наполовину и хранить в холодильнике.

Scientific American, 2006, December, p. 112–113.

Сокр. пер. с англ. Н.Д.КОЗЛОВОЙ

пРОДОЛЖЕНИЕ СМ. В № 9/08

Преимущества литиевых батареек

Как известно, наиболее массовые одноразовые элементы питания AA (пальчиковые) и AAA (мизинчиковые) с номинальным напряжением 1.5В представлены тремя основными группами (фото 1):

1. Солевые. Обозначаются буквой R (R6, R03 для AA и AAA соответственно) и обычно имеют надпись Heavy Duty.
2. Щелочные. Обозначаются буквами LR (LR6, LR03) и имеют надпись Alkaline.
3. Литиевые. Обозначаются как буквами FR (FR6, FR03) и имеют надпись Lithium.

Солевые элементы питания самые дешевые, но и наименее емкие. Сейчас их мало кто покупает, и применять их есть смысл разве что в устройствах с низким потребляемым током, например, в пультах ДУ домашней аудио- и видеоаппаратуры.

Щелочные элементы подороже, но и значительно более емкие, чем солевые. Сейчас это наиболее распространенные источники питания различных малогабаритных электронных устройств — часов, пультов, игрушек, медицинских приборов и т.д.

Однако бывают случаи, когда характеристик щелочных элементов питания недостаточно. Приведу два примера:

Пример 1. В брелке моей сигнализации StarLine A8 щелочной элемент AAA разряжается быстро, примерно за три месяца использования, но самое досадное, что всегда внезапно. Пять минут назад брелок работал, и вдруг отключился. Индикатор разряда начинает мигать буквально за минуту до отключения. Приходится носить с собой запасную батарейку.

Пример 2. У меня за окном установлен беспроводной датчик температуры, который передает данные на погодную станцию, расположенную в комнате. Датчик питается от двух элементов AAA. В зимний период, на морозе щелочные элементы быстро теряют емкость и датчик начинает «дурить», а вскоре и совсем отключается.

Если щелочные элементы питания служат недостаточно долго, или плохо работают на морозе, стоит обратить внимание на литиевые элементы. Они самые дорогие, но зато лишены указанных недостатков. Преимущества литиевых элементов питания:

Преимущество 1. Литиевые элементы имеют емкость в 5-8 раз больше, чем солевые, и в 1.5-2 раза больше, чем щелочные (рис. 2,3):

Преимущество 2. Литиевые элементы имеют более пологую кривую разряда. Это означает, что в процессе разряда, напряжение на выводах литиевого элемента падает значительно медленнее, чем у солевого или щелочного (рис. 4):

Преимущество 3. Литиевые элементы при отрицательных температурах значительно лучше сохраняют емкость и имеют более пологую кривую разряда. Это означает, что их можно применять в устройствах, работающих на морозе (рис. 5,6):

То, что емкость литиевых элементов существенно больше, чем у щелочных, очень заметно по сроку службы в пульте сигнализации. Как я упоминал выше, щелочной элемент служит примерно 3 месяца. Литиевый элемент в таких же условиях служит в два раза дольше — около полугода. Более высокая стоимость компенсируется более длительным сроком службы, а также удобством при эксплуатации, не нужно так часто менять элемент питания.

Обращаю внимание:
Как гласит народная мудрость, «на грош пятаков не купишь». В продаже встречаются литиевые элементы как известных брендов, так и неизвестных, как правило, китайских. По своему печальному опыту, не стоит рассчитывать на дешевые китайские литиевые батарейки, по факту они служат даже меньше, чем щелочные. Поэтому для ответственных применений, лучше пользоваться элементами известных брендов — Energizer, Varta, GP и др. (фото 8, 9):

Дополнительная информация + источники графиков и диаграмм:
1. «Грандиозное тестирование батареек» geektimes.ru/company/madrobots/blog/243377/
2. «Батарейки на морозе» fcenter.ru/online/hardarticles/tower/25880
3. «Емкость батареек АА и ААА» ammo1.livejournal.com/566368.html

Всем надежного питания, до связи!

У вас большие запросы!

Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.

Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.

Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *