Литиевые источники питания

Физические и химические свойства лития

В условиях комнатной температуры литий имеет кубическую объемноцентрированную кристаллическую решетку. Если температура опускается ниже 78 градусов по Кельвину, литий приобретает кристаллическую форму в виде гексагональной плотноупакованной структуры, где каждый атом лития имеет двенадцать ближайших соседей, которые находятся в вершинах кубооктаэдра. Среди всех щелочных металлов у лития самые высокие температуры кипения - 1340 градусов по Цельсию и плавления - около 180 градусов по Цельсию. При комнатной температуре плотность лития составляет порядка 0,5 грамм на сантиметр кубический, что в два раза ниже чем плотность воды. В связи с тем, что атомы лития небольшого размера, он обладает некоторыми особенными свойствами, в частности, он может смешиваться с натрием только при температуре ниже 380 градусов по Цельсию, а с такими металлами, как рубидий, калий и цезий даже в расплавленном состоянии он не смешивается.

Литий является наименее активным щелочным металлом, он практически не реагирует с сухим воздухом при комнатной температуре. По этой причине он единственный щелочной металл, который не может храниться в керосине В условиях влажного воздуха литий медленно реагирует с азотом и прочими газами, находящимися в воздухе, превращаясь в карбонат, нитрид и гидроксид. Поэтому для длительного хранения лития используются газолин, парафин, петролейный эфир или минеральное масло.

Типы и маркировка литиевых источников питания

Самыми распространенными литиевыми источниками питания являются:

1. литий-марганцевые аккумуляторные батареи,
2. литий-кобальтовые аккумуляторные батареи,
3. литий-кобальт-никель-алюминий-оксидные источники питания,
4. литий-тионxлоридные батарей,
5. литий-полимерные аккумуляторы,
6. литий-титанатные источники,
7. литий-железо-фосфатные накопители.

На корпусах аккумуляторных батарей должны быть обязательно обозначены:

1. Напряжение.
2. Размеры.
3. Класс.
4. Состав.
5. Емкость.

Особенности и преимущества литиевых источников питания

В состав литиевых источников питания несколько групп первичных и вторичных. Представители данных групп отличаются друг от друга химическим составом, уровнями выходного напряжения, диапазону рабочих температур, электрической емкости, сроками хранения и т.п.

У каждого вида источников есть свои особенности, в целом, они обладают большой энергетической мощностью Самым изученным типом первичного литиевого источника питания являются элементы на основе литий-диоксид марганца. Литий-тионилхлоридные источники являются самыми лучшими по практически всем показателям. Данные источники характеризуются самым высоким выходным напряжением, большой электрической емкостью, самым широким диапазоном температур и малым током саморазряда. Литий-тионилхлоридные источники питания очень часто используются для обеспечения питания промышленных установок. Так как при существенных разрядах тока на внутреннем накопителе выделяется дополнительное тепло в пределах, которые превышают допустимый уровень, то в конструкцию элемента вводятся специальные предохранитель-ограничитель тока (термический резистор) не допускающий токовых перегрузок.

По сравнению с щелочными и солевыми у литиевых имеются значительные преимущества. Самое главное из них - высокая удельная плотность энергии. Второе преимущество заключается в том, что у литиевых источников долгий срок хранения, который может достигаться пятнадцати лет, что обусловлено малыми токами саморазряда. Срок хранения солевых источников не превышает четырех лет, а солевых пяти лет. Подавляющее большинство литиевых источников питания могут работать при температуре до 850 градусов по Цельсию Литиевые источники пользуются популярностью в геологии, в нефтегазовой промышленности и военной отрасли. Литиевые источники большой емкости применяются при производстве электромобилей.

Самым перспективным литиевым источником питания является литий-ионный аккумулятор. В таких аккумуляторах отрицательным электродом является алюминий, а положительным медь. У электродов могут быть различные формы, но в большинстве случаев - фольга в форме продолговатого пакета или цилиндра. На фольгу и алюминия наносится катодный материал, которым могут быть литий-феррофосфат, кобальтат лития или литий-марганцевая шпинель. Самым безопасным является литий-феррофосфат. Полимерные электролиты, могут внедрять в свой состав соли лития, а благодаря своей пластичности делают возможным производство литий-ионных аккумуляторов любой формы и с большой внутренней поверхностью.