Литий-тионилхлоридная система источников тока
Литий-тионилхлоридная (LiSOCl2) система — это оптимальный источник питания для устройств с небольшим токопотреблением, но с продолжительным сроком автономной работы. Базовые модели этих источников питания обычно имеют небольшой максимальный ток разряда (порядка 0.02С), при этом, отличаются крайне малым значением саморазряда (менее 1-2% в год) и большими значениями удельной энергоёмкости.
Литий-тионилхлоридные (LiSOCl2) источники имеют целый ряд преимуществ по сравнению с другими типами элементов питания:
• Высокая энергоемкость — до 35 А/ч у максимальных типоразмеров.
• Малый саморазряд при длительном сроке службы — до 10 лет (менее 1% от номинальной емкости в течение одного года хранения при комнатной температуре +25 °С).
• Долгий срок хранения — более 10 лет (у некоторых производителей).
• Высокое и стабильное напряжение 3.6 В, позволяющее напрямую, либо с использованием регуляторов напряжения, питать различные устройства с номинальным напряжением 3.3 В и ниже.
• Широкий диапазон рабочих температур — от -60 до +85 °С. У ведущих производителей имеются модели, которые могут работать при температуре до +150 °С (в специальном исполнении).
• Высокая нагрузочная способность при импульсной нагрузке вследствие малого внутреннего сопротивления.
• Защита от перегрузки и короткого замыкания с помощью встроенного позистора (PTC).
• Герметичное исполнение и негорючий электролит, как следствие — возможность применения в пожароопасных и взрывоопасных средах.
• Возможность перевозки любым видом транспорта.
• Не требуют обслуживания в процессе эксплуатации.
Главный недостаток этой группы элементов — их высокая стоимость, вызванная сложностью изготовления таких элементов питания. Высокая химическая активность лития требует создания для него надежной изоляции от воздействия окружающей среды.
О СУЩЕСТВУЮЩИХ И ВОЗМОЖНЫХ ОБЛАСТЯХ ПРИМЕНЕНИЯ ЛИТИЕВЫХ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЛИТИЙ-ТИОНИЛХЛОРИД
Исследования и разработки в области литиевых источников тока (ЛИТ) начиная с 70-х годов и по настоящее время являются наиболее динамично развивающимися направлениями автономной энергетики. Объективно это объясняется уникальными техническими возможностями ЛИТ: реализация в 5-10 раз большей плотности энергии по сравнению с химическими источниками тока (ХИТ) традиционных систем (марганцево-цинковой, серебряно-цинковой, свинцовой, никель-кадмиевой, ртутно-цинковой и др.), широким интервалом температур (от минус 60 до 700С), сохраняемостью до 10 лет и более, возможностью замены дорогостоящих и экологически небезопасных материалов (серебра, кадмия, никеля, марганца, ртути, цинка и др.).
Наибольшие преимущества в процессе развития и создания ЛИТ были получены на электрохимических системах с жидкофазными катодными материалами, так в литий-тионилхлоридной системе плотность энергии в единице объема почти в 20 раз выше, чем в никель-кадмиевой.
Элементы системы Li/SOCl2 обладают максимальными из всех разработанных в настоящее время ЛИТ значениями удельной энергии, имеют высокое разрядное напряжение (от 3 до 3,5 В), стабильную разрядную характеристику и отсутствие газовыделений при герметичном исполнении. Для обеспечения герметичности в качестве конструкционных материалов источников тока могут быть применены только никель и нержавеющая сталь, а в качестве изоляционных лишь стекло и политетрафторэтилен.
В силу своих особенностей, и в первую очередь, в силу относительно высокой стоимости элементы системы Li/SOCl2 используются, в основном, в промышленном оборудовании, военной и специальной технике.
В сфере промышленного использования данные элементы применяются, в основном, в качестве резервного питания длительного хранения и поддержки памяти: в сложном технологическом оборудовании, работающем по заданной программе; в системах учета и анализа расходных жидкостей и газов; в медицинской технике как наиболее надежные и компактные, в частности, в качестве источника питания для имплантируемых кардиостимуляторов.
В военной и специальной технике элементы Li/SOCl2 получили наибольшее распространение в силу наивысших энергетических характеристик и возможности работы при крайне низких температурных условиях. Это обусловило и широкие сферы их применения: аппаратура с большой мощностью потребления (резервные источники в шахтах ракет и источники для подводных средств движения), обеспечение средств связи, приборов ночного видения, лазерных целеуказателей,фото-видеоаппаратуры,взрывотехники,и до миниатюрных устройств для выполнения спецзадач (“закладки”, радиомаяки, дистанционное управление).
Перспективными направлениями применения элементов Li/SOCl2 могут быть, в первую очередь, различные сферы как промышленной аппаратуры, так и бытовой техники, постоянно растущий технический уровень которых требует обеспечения памяти для сохранения действующих программ. Ограниченный срок использования элементов (5-10 лет) в данном случае не является препятствием для применения, так как это сравнимо со сроком морального старения аппаратуры, т.е. с временем “жизни”.
Кроме того, с применением данных элементов могут быть реализованы различные системы для пожарной и криминальной охраны объектов как стационарных, так и движущихся, системы навигации, геодезические и спасательные системы (данные элементы уже применяются в системе КОСПАС).
Проблемы мониторинга окружающей среды и экологической безопасности также могут быть решены созданием систем автономных датчиков-регистраторов, что требует элементов питания с длительным сроком действия, оптимальный вариант – применение элементов Li/SOCl2.
Весьма перспективным направлением применения элементов Li/SOCl2 являются аппаратура для научных исследований мирового океана и космического пространства.