Выбор первичной батареи
- Категория: Поддержка по аккумуляторным батареям
- Опубликовано 02.03.2016 05:11
- Автор: Abramova Olesya
- 1. Марганцево-цинковая батарея
- 2. Щелочная батарея
- 3. Литиевая Li-FeS2 батарея
- 4. Литий-тионил хлоридная (LiSOCl2 или LTC) батарея
- 5. Литий-диоксид марганцевая (Li-MnO2) батарея
- 6. Литий-диоксид серная (LiSO2) батарея
1. Марганцево-цинковая батарея
Марганцево-цинковая батарея, также известная как углерод-цинковая или элемент Лекланше, является одной из самых ранних и наименее дорогих первичных батарей. Она часто используется как предустановленный источник питания на многих потребительских устройствах.
2. Щелочная батарея
Щелочно-марганцовая батарея, также известная как алкалиновая, представляет из себя улучшенную версию марганцево-цинковой. Льюис Урри изобрел щелочную батарейку в 1949 году во время работы в кампании Eveready. Первая же марганцево-цинковая батарейка была изобретена Георгом Лекланше в 1859 году и имела жидкий электролит.
Щелочная батарея может обеспечивать больше энергии при более высоких токах нагрузки в сравнении с марганцево-цинковой. Кроме того, стандартная щелочная батарея вмещает примерно на 40 процентов больше энергии чем литий-ионная, но уступает ей в силе тока при подключении нагрузки. Щелочная батарейка имеет очень низкую степень саморазряда и не допускает утечки электролита при разряде, как это случается с марганцево-цинковыми элементами, хотя и не является полностью герметичной.
| Standard Range AGM | Deep Cycle Range AGM | Gellyte Range GEL |
 |
 |
 |
| 10 - 12 лет / 600 циклов | 10 - 12 лет / 700 циклов | 10 - 12 лет / 750 циклов |
| универсальная серия AGM | для глубоких разрядов AGM | универсальная серия GEL |
Все первичные батареи вырабатывают небольшое количество ионов гидроксида в газовой форме, поэтому конструкция устройств, где используются такие источники питания, должны предусматривать наличие вентиляции. Накопление давления в ячейке может привести к разрыву батарейного отсека или вызвать коррозию. Это можно увидеть на примере перистой кристаллической структуры, которая распространяется от поврежденного элемента на соседние и может привести к их повреждению.
3. Литиевая Li-FeS2 батарея
Литий-дисульфид железа является новичком в электрохимии первичных батарей, но уже получил признание благодаря повышенной производительности по сравнению с щелочными батареями. Литиевые батареи обычно выдают напряжение в 3 вольта или выше, но у Li-FeS2 батареи напряжение 1,5 вольта, что делает ее совместимой с типоразмерами АА и ААА. Также, в сравнении с щелочными, они имеют более высокую емкость и более низкое внутреннее сопротивление. Эти преимущества позволяют справляться с высокими нагрузками и делают Li-FeS2 батареи идеальными источниками питания для цифровых камер. Также стоит отметить такие плюсы батареи как улучшенные низкотемпературные характеристики, повышенная устойчивость к утечке электролита и низкий показатель саморазряда, позволяющий хранение батареи на протяжении 15 лет при температуре окружающей среды.
К недостаткам Li-FeS2 батарей можно отнести более высокую цену и транспортные ограничения, связанные с содержанием лития в аноде. В 2004 году министерство транспорта США запретило перевозку литиевых батарей на пассажирских авиарейсах, если содержание лития в источнике питания превышает 2 грамма (8 граммов – для вторичной литий-ионной батареи). Li-FeS2 батарейка типоразмера АА содержит 0,98 грамма лития, что дает возможность пассажиру перевозить до двух батареек единовременно.
| Marin GEL Range | Deep Cycle GEL Range | Solar GEL Range |
 |
 |
 |
| 10 - 12 лет / 800 циклов | 10 - 12 лет / 800 циклов | 10 - 12 лет / 800 циклов |
| для электромоторов лодок и катеров | для глубоких циклических разрядов | для солнечных электростанций |
Li-FeS2 батарейка включает в себя устройство безопасности с функцией положительного термического коэффициента, которое ограничивает ток при высокой температуре. Первичная Li-FeS2 батарея не может быть перезаряжена, как это возможно с никель-металл-гидридной (NiMH) батареей типоразмера АА и ААА. Изменение полярности при зарядке или одновременная зарядка с батареями другой электрохимической схемы может привести к утечке электролита или даже взрыву. (Смотрите также: Аспекты безопасности литий-ионных аккумуляторов)
На рисунках 1 и 2 сравнивается напряжение при разряде и внутреннее сопротивление щелочных и литиевых Li-FeS2 батарей при импульсной нагрузке в 50 миллиампер. Наибольший интерес вызывает кривая напряжения и низкое внутреннее сопротивление литиевой батареи; щелочная показывает быстрое падение напряжения и постоянное увеличение сопротивления при использовании. Это сокращает время работы, особенно при повышенной нагрузке.
Рисунок 1: Напряжение и внутреннее сопротивление щелочных элементов питания. Отмечается быстрое падение напряжение и рост значения внутреннего сопротивления.
Рисунок 2: Напряжение и внутреннее сопротивление литиевого (Li-FeS2) элемента. Кривая напряжения является плавной, внутреннее сопротивление остается низким.
4. Литий-тионил хлоридная (LiSOCl2 или LTC) батарея
Литий-тионил хлоридные батареи являются одними из самых прочных батарей на основе лития. Способность выдерживать экстремальные температуры (от 0° до 200° градусов по Цельсию) и сильные вибрации позволяет использовать их в качестве источников питания для установок горизонтального бурения. Также они используются в медицине и в системах мониторинга.
Удельная энергоемкость значением более чем 500 Вт/кг в два раза превышает показатели литий-ионных батарей. Номинальное напряжение — 3,5 вольт, при 3 вольтах срабатывает отсекатель. Время работы зависит не только от емкости, температурный режим и структура нагрузки также оказывают влияние. Питание устройства с постоянным потреблением тока более энергозатратно, чем с питание с импульсным, и это относится к большинству электрических батарей.
Тяговые аккумуляторы Trojan (USA)
| Trojan Marine RV | AGM Deep Cycle | Trojan GEL Deep Cycle |
 |
 |
 |
| 10 - 12 лет / 700 циклов | 10 - 12 лет / 600 циклов | 10 - 12 лет / 800 циклов |
| для речного и морского траспорта | для электромоторов, солнечных электростанций, высоких нагрузок | |
Как и щелочные, литий-тионил хлоридные батареи имеют относительно высокое сопротивление и могут использоваться только для умеренных нагрузок. При длительном хранении между литиевым анодом и катодом на основе углерода возникают пассивационный слой, который рассеивается при подключении нагрузки. Но именно этот слой обеспечивает низкий саморазряд батареи и, соответственно, возможность длительного хранения. (Смотрите также: Нюансы эксплуатации нового аккумулятора и использование обслуживающего заряда)
Литий-тионил хлоридные батареи являются одними из самых мощных электрохимических источников питания, и их эксплуатация требует определенных навыков, поэтому эти батареи не используются в потребительских устройствах.
5. Литий-диоксид марганцевая (Li-MnO2) батарея
Литий-диоксид марганцевые (Li-MnO2) батареи в целом аналогичны LiSOCl2, но имеют более низкую удельную энергоемкость и безопасны для потребительского пользования. Выдают напряжение на уровне 3,0-3,30 вольт, удельная энергоемкость составляет около 280 Вт*ч/кг. Li-MnO2 батарея имеет невысокую стоимость, длительный срок службы и лучше всего подходит для работы с умеренной нагрузкой, хотя и может генерировать высокие значения силы тока для импульсного питания. Диапазон рабочей температуры составляет от -30° до 60° градусов по Цельсию. Типичные сферы для использования - медицинские приборы, датчики на платных дорогах, системы слежения и т.д.
6. Литий-диоксид серная (LiSO2) батарея
Литий-диоксид серная батарея – это первичный источник питания с напряжением в 2,8 вольта и плотностью энергии 330 Вт*ч/кг. Она может работать в широком диапазоне температур от -54° до 71° С, и обладает сроком годности 5 - 10 лет, если хранение происходит при комнатной температуре. LiSO2 батареи имеют невысокую стоимость и обычно используются военными, например, такие батареи использовались при военных действиях в Ираке. Но в целом литий-диоксид серные батареи уступают литий-металлическим, которые имеют несколько лучшие характеристики.
Внимание! Химические компоненты, которые обеспечивают высокую плотность энергии батарей на основе лития, также могут вызвать угрозу безопасности при неправильном использовании. LiSOCl2 и Li-M батареи безопасны, но при их использовании необходимо знать правила техники безопасности, транспортировки и утилизации. Убедитесь, что батареи защищены от жары, короткого замыкания, физического и электрического воздействия.
