Просмотр кода страницы Литиевый элемент питания

{{не путать|литий-ионный аккумулятор|литий-ионным аккумулятором}}
[[Файл:Energizer lithium.jpg|мини|Литиевый (Li/FeS<sub>2</sub>) гальванический элемент формфактора [[Элемент AA|АА]], 1,5 В<ref>[http://www.farnell.com/datasheets/1916378.pdf Energizer EA91 (Lithium/Iron Disulfide (Li/FeS2))] {{Wayback|url=http://www.farnell.com/datasheets/1916378.pdf |date=20190712161446 }}, официальное описание производителя.</ref>]]
[[Файл:TrustFire Li-FeS2 batteries AA 1.5 V (f02).jpg|мини|Литий-[[Дисульфид железа(II)|железо-дисульфидные]] (Li/FeS<sub>2</sub>) гальванические элементы формфактора АА, 1,5 В]]
[[Файл:CR123A Lithium battery.JPG|мини|150px|Литиевые гальванические элементы формфактора [[CR123A]], 3 В]]
[[Файл:Russian lithium element DML-120.JPG|мини|150px|[[Миниатюрный элемент питания|Миниатюрный]] литиевый гальванический элемент ДМЛ-120 (МЛ2325, аналог CR2325)]]
[[Файл:CR2032 disassembled.jpg|мини|Устройство миниатюрного литиевого элемента CR2032]]
'''Литиевый элемент''' — одноразовый (неперезаряжаемый) [[гальванический элемент]], в котором в качестве [[анод]]а 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 [[Типоразмеры гальванических элементов|типоразмера]] и используемых химических материалов литиевый элемент питания может производить напряжение 1,5 В (совместим с [[Щелочной элемент|щелочными элементами]]) или 3 В. Литиевые элементы питания широко распространены в современной портативной электронной технике, "таблеточные" (CR2025, CR2032 и другие) часто используют для питания [[Энергонезависимая память BIOS|энергонезависимой памяти BIOS]], [[Напольные весы|напольных]] и [[Кухонные весы|кухонных]] весов, [[Калькулятор|калькуляторов]], [[Пульт дистанционного управления|пультов дистанционного управления]], игрушек, маленьких [[Ручной фонарь|фонариков]]-[[Брелок|брелоков]] и [[Лазерная указка|лазерных указок]].

== История ==
{{В планах|дата=2017-01-31}}

== Достоинства ==
К достоинствам литиевых элементов можно отнести<ref>Варламов Р. Г. Современные источники питания. Справочник. М.: ДМК, 1998. — 192 с. ISBN 5-89818-010-9</ref>:
* 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 ==
{| class="wikitable"
|-
! Тип
! [[Катод]]
! [[Электролит]]
! [[Номинальное напряжение]]
! [[Опыт холостого хода|ЭДС холостого хода]]
! Вт*ч/кг
! Вт*ч/л
|-
| Li-MnO<sub>2</sub><br>«CR»
| [[Оксид марганца(IV)|диоксид марганца]]
| [[Перхлорат лития]] в растворителе ([[пропиленкарбонат]], [[диметоксиэтан]])<ref>{{Cite web|url=https://d2ei442zrkqy2u.cloudfront.net/wp-content/uploads/2016/03/16175416/AIS-LiCoin-v2a-2016-01-22.pdf|title=Duracell Primary Lithium Coin Cell Article Information Sheet|last=Duracell|date=2015-07-01|access-date=2018-01-02|deadlink=live|archiveurl=https://web.archive.org/web/20180103072517/https://d2ei442zrkqy2u.cloudfront.net/wp-content/uploads/2016/03/16175416/AIS-LiCoin-v2a-2016-01-22.pdf|archivedate=2018-01-03}}</ref><ref>{{Cite web|url=http://data.energizer.com/pdfs/lithiummangdioxide-coin_psds.pdf|title=Energizer Product Safety Data Sheet, Coin/Button Lithium Manganese Dioxide Batteries|last=Energizer|date=2017-01-01|access-date=2018-01-02|deadlink=live|archiveurl=https://web.archive.org/web/20170908092106/http://data.energizer.com/pdfs/lithiummangdioxide-coin_psds.pdf|archivedate=2017-09-08}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://www.menards.com/main/items/media/CRAIG014/SDS/MSDS-CHT939M.pdf|title=Material Safety Data Sheet, Li-Mn Button Cell CR2025|last=DongGuan TianQiu Enterprise Co., Ltd|date=2016-01-01|archive-url=https://web.archive.org/web/20180103011732/https://www.menards.com/main/items/media/CRAIG014/SDS/MSDS-CHT939M.pdf|archive-date=2018-01-03|deadlink=dead|access-date=2018-01-02}}</ref>
| 3 В
| 3,3 В
| 280
| 580
|-
| Li-(CF)<sub>x</sub><br>«BR»
| [[Фторид углерода]]
| [[Тетрафтороборат лития|Тетрафторборат лития]] в [[пропиленкарбонат]]е, [[диметоксиэтан]]е, [[гамма-бутиролактон]]е
| 3 В
| 3,1 В
| 360-500
| 1000
|-
| Li-FeS<sub>2</sub><br>«FR»
| [[Дисульфид железа]]
| [[пропиленкарбонат]], [[диоксолан]], [[диметоксиэтан]]
| 1,4-1,6 В
| 1,8 В
|
|
|-
| Li-SOCl<sub>2</sub><br>«E»
| [[Тионилхлорид]]
| [[Тетрахлоралюминат лития]] в [[тионилхлорид]]е
| 3,5 В
| 3,65 В
| 500-700
| 1200
|-
| Li-SO<sub>2</sub>Cl<sub>2</sub>
| [[Сульфурилхлорид]]
|
| 3,7 В
| 3,95 В
| 330
| 720
|-
| Li-SO<sub>2</sub>
| [[Оксид серы(IV)|Диоксид серы]]
| [[Бромид лития]]
| 2,85 В
| 3,0 В
| 250
| 400
|-
| [[Литий-иодный элемент|Li-I<sub>2</sub>]]
| [[Иод]]
| [[Иодид лития]]<ref>{{Cite journal 
| last1 = Mallela | first1 = V. S. 
| last2 = Ilankumaran | first2 = V. 
| last3 = Rao | first3 = N. S. 
| title = Trends in cardiac pacemaker batteries 
| journal = Indian Pacing and Electrophysiology Journal 
| volume = 4 
| issue = 4 
| pages = 201–212 
| year = 2004 
| pmid = 16943934 
| pmc = 1502062
}}</ref>
| 2,8 В
| 3,1 В
|
|
|-
| Li-Ag<sub>2</sub>CrO<sub>4</sub>
| [[Хромат серебра]]
| [[Перхлорат лития]]
| 3,1-2,6 В
| 3,45 В
|
|
|-
| Li-Ag<sub>2</sub>V<sub>4</sub>O<sub>11</sub>, Li-SVO, Li-CSVO
| [[Оксид серебра(I)|Оксид серебра]]+[[Оксид ванадия(V)|Оксид ванадия]]
| [[Гексафторфосфат лития]] или [[гексафтороарсенат лития]] в [[пропиленкарбонат]]е с [[диметоксиэтан]]ом
|
|
|
|
|-
| Li-CuO<br>«GR»
| [[Оксид меди(II)|Окись меди]]
| [[Перхлорат лития]] в [[Диоксоланы|диоксолане]]
| 1,5 В
| 2,4 В
|
|
|-
| Li-Cu<sub>4</sub>O(PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>
| [[Copper oxyphosphate]]
|
|
|
|
|
|-
| Li-CuS
| [[Сульфид меди(II)|Сульфид меди]]
|
| 1,5 В
|
|
|
|-
| Li-PbCuS
| [[Сульфид свинца(II)|Сульфид свинца]] и [[Сульфид меди(II)|сульфид меди]]
|
| 1,5 В
| 2,2 В
|
|
|-
| Li-FeS
| [[Сульфид железа(II)|Сульфид железа]]
| [[Пропиленкарбонат]], [[Диоксоланы|диоксолан]], [[диметоксиэтан]]
| 1,5-1,2 В
|
|
|
|-
| Li-Bi<sub>2</sub>Pb<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
| [[Lead bismuthate]]
|
| 1,5 В
| 1,8 В
|
|
|-
| Li-Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
| [[Оксид висмута(III)|Оксид висмута]]
|
| 1,5 В
| 2,04 В
|
|
|-
| Li-V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
| [[Оксид ванадия(V)|Оксид ванадия]]
|
| 3,3/2,4 В
| 3,4 В
| 120/260
| 300/660
|-
| Li-CuCl<sub>2</sub>
| [[Хлорид меди(II)|Хлорид меди]]
| LiAlCl<sub>4</sub> или LiGaCl<sub>4</sub> в SO<sub>2</sub>.
|
|
|
|
|-
| Li/Al-MnO<sub>2</sub>, «ML»
| [[Оксид марганца(IV)|Оксид марганца]]
|
| 3 В<ref name="pana-ml">{{cite web|url=http://www.panasonic.com/industrial/batteries-oem/oem/rechargeable-coin/manganese-lithium.aspx|title=Electronic Components - Panasonic Industrial Devices|website=www.panasonic.com|deadlink=dead|archiveurl=https://web.archive.org/web/20131113133615/http://www.panasonic.com/industrial/batteries-oem/oem/rechargeable-coin/manganese-lithium.aspx|archivedate=2013-11-13}}</ref>
|
|
|
|-
| Li/Al-V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>, «VL»
| [[Оксид ванадия(V)|Оксид ванадия]]
|
| 3 В<ref>{{cite web|url=http://www.panasonic.com/industrial/batteries-oem/oem/rechargeable-coin/vanadium-pentoxide.aspx|title=Electronic Components - Panasonic Industrial Devices|website=www.panasonic.com|deadlink=dead|archiveurl=https://web.archive.org/web/20131125233217/http://www.panasonic.com/industrial/batteries-oem/oem/rechargeable-coin/vanadium-pentoxide.aspx|archivedate=2013-11-25}}</ref>
|
|
|
|-
| Li-Se
| [[Селен]]
|
| 1,9 В<ref>{{cite journal|doi= 10.1039/C6SE00094K|title= The rise of lithium–selenium batteries|date= 2017|last1= Eftekhari|first1=Ali|journal= Sustainable Energy & Fuels|volume= 1|pages= 14–29}}</ref>
|
|
|
|-
| Li-air
| Углерод
|
|
|
| 1800-660<ref name=Christensen2012/>
| 1600-600<ref name=Christensen2012/>
|-
| Li-FePO<sub>4</sub>
| [[Феррофосфат лития]]
| [[Этиленкарбонат]], [[диметилкарбонат]], [[перхлорат лития]]
| 3,0-3,2 В
| 3,2 В
| 90-160<ref>{{cite web |url=http://jcwinnie.biz/wordpress/?p=2823 |title=Large-Format, Lithium Iron Phosphate |work=JCWinnie.biz |date=2008-02-23  |accessdate=2012-04-24 |deadlink=dead |archiveurl=https://web.archive.org/web/20081118042113/http://jcwinnie.biz/wordpress/?p=2823 |archivedate=2008-11-18 }}</ref><ref name="GreatPowerLiFePO4">{{cite web|url=http://www.greatpower.net/cplb/info_159.aspx?itemid=292&cid=25|title=Great Power Group, Square lithium-ion battery|access-date=2019-12-31|archive-date=2020-08-03|archive-url=https://web.archive.org/web/20200803221101/http://www.greatpower.net/cplb/info_159.aspx?itemid=292&cid=25|deadlink=no}}</ref>
| 325<ref name="GreatPowerLiFePO4"/>
|}

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

:: <math>\mathsf{4Li + 2SOCl_2 \rightarrow 4LiCl + S + SO_2}</math>

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).<ref>{{Cite web |url=http://www.eetimes.com/author.asp?doc_id=1322276 |title=All About Batteries, Part 7: Lithium Thionyl Chloride |access-date=2020-10-01 |archive-date=2017-09-01 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170901213751/http://www.eetimes.com/author.asp?doc_id=1322276 |deadlink=no }}</ref> 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 растет. При нагружении батарея через некоторое время восстанавливает характеристики.<ref>{{Cite web |url=http://catethysis.ru/lisocl2-batteries-tips/ |title=Особенности работы литий-тионилхлоридных батарей |access-date=2020-10-01 |archive-date=2019-07-22 |archive-url=https://web.archive.org/web/20190722082504/http://catethysis.ru/lisocl2-batteries-tips/ |deadlink=yes }}</ref>

=== Литий-железофосфат, LiFePO4, "лифер" ===
Перезаряжаемые элементы, аккумуляторы. В отличие от более известных литий-ионных, 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 растет, 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 [[Щелочной элемент|щелочных элементов]] — это большое количество различных устройств, таких как часы или фотокамера.

=== Типоразмеры ===
{{main|Типоразмеры гальванических элементов}}
Небольшие («таблеточные») литиевые элементы часто используются в портативных электронных устройствах с малым энергопотреблением (часы, калькуляторы), а также в компьютерах для питания [[Энергонезависимая память BIOS|энергозависимой памяти CMOS]] и [[RTC|часов]].

== См. также ==
* [[CR-V3]]

== Примечания ==
{{примечания|refs=

<ref name=Christensen2012>{{Cite journal | last1 = Christensen | first1 = J. | last2 = Albertus | first2 = P. | last3 = Sanchez-Carrera | first3 = R. S. | last4 = Lohmann | first4 = T. | last5 = Kozinsky | first5 = B. | last6 = Liedtke | first6 = R. | last7 = Ahmed | first7 = J. | last8 = Kojic | first8 = A. | doi = 10.1149/2.086202jes | title = A Critical Review of Li∕Air Batteries | journal = Journal of the Electrochemical Society | volume = 159 | issue = 2 | pages = R1 | year = 2012 }}</ref>

}}

{{Гальванические элементы}}

[[Категория:Гальванические элементы]]
[[Категория:Литий|элемент питания]]