Меню

Ртутно цинковый источник тока

Ртутно-цинковый элемент

  • Рту́тно-ци́нковый элеме́нт («тип РЦ») — гальванический элемент в котором анодом является цинк, катодом — оксид ртути, электролит — 45 % раствор гидроксида калия на адсорбенте.

Достоинства: постоянство напряжения и высокая энергоёмкость и энергоплотность.

Недостатки: высокая цена, токсичность ртути при нарушении герметичности.

Связанные понятия

К тре́тьему пери́оду периоди́ческой систе́мы относятся элементы третьей строки (или третьего периода) периодической системы химических элементов. Строение периодической таблицы основано на строках для иллюстрации повторяющихся (периодических) трендов в химических свойствах элементов при увеличении атомного числа: новая строка начинается тогда, когда химические свойства повторяются, что означает, что элементы с аналогичными свойствами попадают в один и тот же вертикальный столбец. Третий период содержит.

Твёрдые растворы — фазы переменного состава, в которых атомы различных элементов расположены в общей кристаллической решётке.

Сенсибилизированные красителем солнечные батареи — фотоэлектрохимические ячейки, в которых используются фоточувствительные мезопористые оксидные полупроводники с широкой запрещённой зоной. Эти ячейки изобретены в 1991 году Гретцелем и др., по имени которого и получили название ячеек Гретцеля.

Стеклянные электроды — тип ионоселективных электродов, сделанных из легированных стеклянных мембран, которые чувствительны к специфическим ионам, используемые для определения концентрации ионов в растворе. Важная часть приборов химического анализа и физико-химических исследований. В современной практике широко применяются мембранные ионоселективные электроды (ИСЭ, в том числе и стеклянные), являющиеся частью гальванического элемента. Электрический потенциал электродной системы в растворе чувствителен.

300 К) полупроводниковых приборов. Удельная электрическая проводимость σ при 300 К составляет 10−4−10

10 Ом−1·см−1 и увеличивается с ростом температуры. Для полупроводниковых материалов характерна высокая чувствительность электрофизических свойств к внешним воздействиям (нагрев, облучение, деформации и т. п.), а также к содержанию структурных дефектов и примесей.

Источник



Ртутно-цинковый элемент

Ртутно-цинковый элемент («тип РЦ») — гальванический элемент в котором анодом является цинк, катодом — оксид ртути, электролит — 45 % раствор гидроксида калия на адсорбенте.

Достоинства: постоянство напряжения и высокая энергоемкость и энергоплотность.

Недостатки: высокая цена, токсичность ртути при нарушении герметичности.

Содержание

История изобретения ртутно-цинкового элемента

Заготовка раздела

Параметры

  • Теорeтическая энергоёмкость: 228,72 Вт·ч/кг
  • Удельная энергоёмкость: до 135 Вт·ч/кг
  • Удельная энергоплотность: 550—750 Вт·ч/дм³.
  • ЭДС: 1,36 В.
  • Рабочая температура: — 12…+80 С°.

Отличается невысоким внутренним сопротивлением, стабильным напряжением, высокой энергоёмкостью и энергоплотностью.

Химические процессы

Заготовка раздела

Устройство

Заготовка раздела

Применение

Ввиду большой энергоплотности ртутно-цинковые элементы к 1980-м годам нашли относительно широкое применение как источники питания в электронных часах, кардиостимуляторах, слуховых аппаратах, фотоэкспонометрах, военных приборах ночного видения, переносной радиоаппаратуре военного назначения, в космических аппаратах. Распространены ограничено ввиду токсичности ртути и высокой стоимости, в то же время объем выпуска ртутно-цинковых батарей и элементов, в 1982 составил порядка одного-полутора миллионов в год во всем мире .

Отдельно следует указать на то обстоятельство что ртутно-цинковый элемент обратим, то есть способен работать как аккумулятор. Однако при циклировании (заряд-разряд) наблюдается деградация элемента и уменьшение его емкости. Это связано в основном со стеканием и слипанием ртути в крупные капли при разряде и с ростом дендритов цинка при заряде. Для уменьшения этих явлений предложено вводить в цинковый электрод гидроокись магния, а в окисно-ртутный электрод вводить тонкий порошок серебра (до 9 %), и частично заменять графит карбином.

В XXI веке производство и эксплуатация ртутных элементов в большинстве стран мира запрещена. Ртутно-цинковые элементы полностью вытеснены более безопасными, так как проблема их раздельного сбора и, особенно, безопасной утилизации достаточно сложна.

РЦ-53 и РЦ-55

В СССР для фотокиноаппаратуры выпускались дисковые ртутно-цинковые элементы РЦ-53 и РЦ-55.

Название
элемента
диаметр
мм
высота
мм
напряжение
вольт
Ёмкость
А/час
Применение
РЦ-53
РЦ-53М
15,6 6,3 1,25 0,25
0,32
фотоаппараты, фотоэкспонометры,
слуховые аппараты
РЦ-55 15,6 12,5 1,36 0,5 кинокамеры
«Красногорск»
Д-0,06 15,6 6,4 1,25 0,06 никель-кадмиевый аккумулятор
замена элементу РЦ-53
РХ-625 15,6 6,6 1,52 0,11 современная замена элементу РЦ-53
Варианты: GP LR9 PX625A
Duracell PX625
Panasonic MR9
Kodak KX625
UCAR EPX625
Berec PX625
Ray-O-Vac RPX625

Литература

  • Первичные источники тока / Кромптон Т. — 1982.
  • Электрические и электронные устройства для фотографии / Федотов Г. А. — М .: Ленинград, Энергоатомиздат, 1984.
  • ГОСТ 15596-82 Источники тока химические. Термины и определения.
Просмотр этого шаблонаХимические источники тока
Гальванический элемент Гальванический элемент Даниеля | Щелочной элемент | Ртутно-цинковый элемент | Сухой элемент | Концентрационный элемент | Воздушно-цинковый элемент | Нормальный элемент Вестона
Электрические аккумуляторы Свинцово-кислотный | Серебряно-цинковый | Никель-кадмиевый | Никель-металл-гидридный | Никель-цинковый аккумулятор | Литий-ионный | Литий-полимерный | Литий-железо-сульфидный | Литий-железо-фосфатный | Литий-титанатный | Ванадиевый | Железо-никелевый
Топливные элементы Прямой метанольный | Твердооксидный | Щелочной
Модели Батарея | Электрический аккумулятор | Топливный элемент
Устройство Анод | Катод | Электролит
Источники опорного напряжения
Дискретные Интегральные
Элемент Вестона Ртутно-цинковый элемент Газонаполненный стабилитрон Стабистор Стабилитрон На стабилитронах со скрытой структурой Бандгап На дифференциальных парах полевых транзисторов (XFET) На транзисторах с плавающим затвором (FGA)
Тлеющего разряда Коронного разряда Последовательный Параллельный

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Ртутно-цинковый элемент» в других словарях:

РТУТНО-ЦИНКОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ — (окисно ртутный элемент) гальванический элемент, у которого положительный электрод выполнен из оксида ртути, отрицательный из металлического цинка с добавкой ртути, а электролитом служит раствор едкого кали и оксида цинка. Ртутно цинковый элемент … Большой Энциклопедический словарь

ртутно-цинковый элемент — гальванический элемент, у которого положительный электрод выполнен из оксида ртути, отрицательный из металлического цинка с добавкой ртути, а электролитом служит раствор едкого кали и оксида цинка. Ртутно цинковый элемент применяют в качестве… … Энциклопедический словарь

Ртутно-цинковый элемент — химический источник тока (См. Химические источники тока), относящийся к классу первичных гальванических элементов, у которого отрицательный электрод (анод) изготовляется из Zn, а активным материалом положительного электрода (катода)… … Большая советская энциклопедия

РТУТНО-ЦИНКОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ — первичный элемент, у к рого положит. электрод выполнен из оксида ртути, отрицат. из металлич. цинка с добавкой ртути, а электролитом служит р р едкого кали и оксида цинка. Эдс 1,34 В, уд. энергия ок. 110 Вт ч/кг. Р. ц. э. применяются в качестве… … Большой энциклопедический политехнический словарь

РТУТНО-ЦИНКОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ — гальванич. элемент, у к рого положит. электрод выполнен из оксида ртути, отрицательный из металлич. цинка с добавкой ртути, а электролитом служит раствор едкого кали и оксида цинка. Р. ц. э. применяют в качестве источника питания в измерит.… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Читайте также:  Из блока питания переменного тока сделать блок питания постоянного тока

Ртутно-цинковый элемент(Окиснортутный элемент) — Ртутно цинковый элемент («тип РЦ») гальванический элемент в котором анодом является цинк, катодом оксид ртути, электролит раствор гидроксида калия. Достоинства: постоянство напряжения и огромная энергоемкость и энергоплотность. Недостатки:… … Википедия

Марганцево-цинковый элемент — Марганцево цинковый элемент. (1) металлической колпачок, (2) графитовый электрод («+»), (3) цинковый стакан (« »), (4) оксид марганца, (5) электролит, (6) металлический контакт. Марганцево цинковый элемент,… … Википедия

Воздушно-цинковый элемент — Воздушно цинковые элементы с цветовым кодированием Воздушно цинковый элемент гальванический элемент, в котором в качестве анода используется цинк, электролит водный раствор гидроксида калия (либо растворы хлорида цинка), катод … … Википедия

Элемент питания Oxyride — Батарея «Oxyride» Элементы питания Oxyride™ это торговая марка для одноразовых (неперезаряжаемых) элементов питания, разработанных фирмой Panasonic. Они разработаны специально для устройств с большим потреблением электроэнер … Википедия

Элемент Вестона — Нормальный элемент Вестона (Weston cell). Содержание 1 Общее описание 2 Различают насыщенные и ненасыщенные НЭ … Википедия

Источник

Реферат: Ртутно-цинковые элементы

на тему: Ртутно-цинковые аккумуляторы.

Выполнил ст. гр. 2410

Набережные Челны 2003 г.

Устройство дискового элемента_____________________5

Первичные химические источники тока, разработанные для изделий спецтехники______________________________11

ХИТ производственного назначения ртутно-цинковой системы (Hg-Zn)______________________________________12

Ртутно-цинковые элементы и батареи________________13

Список используемой литературы____________________14

Ртутно-цинковые элементы питания используются для автономного питания в контрольно-измерительных приборах, дозиметрической аппаратуре, регистрирующих измерителях напряжения, слуховых аппаратах, часах, системах противопожарной сигнализации, геофизических устройствах.

  • стабильное напряжение;
  • миниатюрность;
  • высокие разрядные токи;

Источникам данной системы не требуется время для «отдыха», элементы прекрасно работают и в прерывистом и в непрерывистом режиме.
Кроме того, элементы обладают устойчивостью к коррозии и к высокой относительной влажности в процессе длительного срока хранения.

Электрохимическая система : цинк-окись ртути-гидрат окиси натрия. Имеют высокие энергетические показатели, характеризуются практически плоской кривой разряда, но работоспособны только при положительных температурах (0. 50°C). При малых токах разряда и стабильной температуре напряжение на элементе остается почти неизменным. Практически не имеют газовыделения. Из-за наличия ртути экологически вредны и к применению не рекомендуются. Из-за «ползучести» электролита могут иметь небольшой беловатый налёт соли (карбоната) на уплотнительном кольце.
Основные области использования: фотоэкспонометры, фотоаппараты, измерительные приборы, слуховые аппараты, электронные наручные часы (как правило, устаревшие модели).
Срок хранения до начала эксплуатации не более 1. 1,5 лет.

Р тутно-цинковые аккумуляторы.

Среди щелочных первичных элементов с цинковым анодом ртутно-цинковые элементы (РЦЭ) в некотором роде противоположны медно-цинковым. Они выпускаются в виде герметичных эле­ментов малой емкости — от 0,05 до 15 А·ч. В них используется ограниченный объем электролита [около 1 мл/(А·ч)], находя­щегося в пористой матрице; вследствие этого цинковый элек­трод работает только на вторичном процессе.

Современные РЦЭ были разработаны С. Рубеном в США в начале 40-х годов нашего века. Благо­даря высокой эффективности предложенной им конструкции «пуговичных» (дисковых) элементов широкое производство таких элементов было налажено в США еще в годы второй мировой войны, а в, других странах—после войны.

Основу РЦЭ составля­ет электрохимическая система Zn|KOH|HgO. Конечным продуктов раз­ряда является оксид цинка. Разряд оксида ртути описывается реакцией

В начале разряда на потенциальной кривой Е+ -τ наблюдается кратковременный спад потенциала, что вы­звано кристаллизационной поляризацией при образова­нии первых микро капель ртути. В дальнейшем катодный потенциал сохраняет стабильность почти до конца разря­да, поскольку поляризация мала, а омические потери напряжения в активной массе по мере перехода оксида ртути в металлическую ртуть снижаются.

Сохранность заряда элемента определяется самораз­рядом цинкового электрода, причем лимитирующей является катодная реакция восстановления воды до водорода.

Элемент должен со­хранять герметичность в течение нескольких лет, поэтому скорость саморазряда должна быть настолько малой, чтобы не создавалось избыточное давление, способное разгерметизировать элемент. Для снижения скорости са­моразряда цинкового анода принимают следующие меры: используют особо чистый цинк; с целью резкого повыше­ния водородного пере напряжения цинк обильно амальгамируют; подавляют выделение водорода на по­верхности других металлов, контактирующих с цинковым анодом; в качестве электролита используют раствор КОН высокой концентрации, который предварительно насыщают цинкатом калия; структуру активной массы отрицательного электрода создают достаточно грубодисперсной, для этого применяют цинковые опилки или цин­ковый порошок крупных фракций.

Устройство дискового элемента.

Рис.1. Устройство ртутно-цинкового элемента: 1 — крышка (отрицательный полюс); 2 — цинковый электрод; 3 — резиновое уплотнительное кольцо; 4 — бумага, пропитанная электролитом; 5 — ртутний электрод; 6 — корпус (положительный полюс).

Положительный электрод представляет собой активную массу 5, впрессованную в стальной корпус 6. Активная масса состоит из тонкокрис­таллического красного оксида ртути, в который добавлены графит и дубитель БНФ. Ма­лозольный мелкомолотый гра­фит повышенной чистоты слу­жит токопроводящей добав­кой. Диспергатор дубитель БНФ как органическое поверхностно-активное вещество адсорбируется на ртути, препятствуя образованию крупных капель металла. В результате диспергированная ртуть равномерно рас­пределяется в объеме электрода, повышая его электри­ческую проводимость и обеспечивая высокий коэффици­ент использования. Кроме того, крупные капли ртути, попав в межэлектродное пространство, способны вызвать короткое замыкание и вывести элемент из строя.

Корпус, в который впрессована активная оксидно-ртутная масса, служит одновременно каркасом электрода и положительным токоотводом. Он отштампован из сталь­ной ленты толщиной 0.3—0.4 мм и защищен от коррозии электролитическим никелем.

Отрицательным электродом является стальная крыш­ка 1, в которую запрессована активн ая масса 2—цинко­вые опилки, благодаря чему электрод обладает необхо­димой прочностью. Для борьбы с саморазрядом цинк амальгамируют, содержание ртути в активной массе до­стигает 10%. Как и корпус, крышка кроме своего пря­мого назначения выполняет функции каркаса электрода и токоотвода. Важную роль играет компактное и доста­точно толстое (около 20 мкм) оловянное покрытие, ко­торое служит для защиты стальной поверхности крышки от коррозии, и препятствует саморазряду цинка, поскольку перенапряжение выделения водорода на железе гораздо ниже, чем на амальгамированном олове.

Не смотря на то, что оксид ртути значительно дороже чем цинка, оксиднортутная активная масса берется в избытке, и по этому емкость элемента лимитируется цинковым электродом. Если бы емкость ограничивалось положительным электродом, то вслед за зарядом HgO на никелированной поверхности корпуса начался бы процесс разрядки молекул воды с образованием водорода. Вероятность разрушения элемента и вытекания ртути при этом весьма велика.

Читайте также:  Наклейка опасность электрического тока

В РЦ элементах в качестве электролита используют раствор КОН высокой степени чистоты, в который предварительно вводят оксид цинка для образования цинката калия. Иногда в раствор добавляют диоксид кремния, что замедляет старение электролита, препятствует преждевременному распадению тетрагидроксоцинката. Электролит пропитывает электродные активные массы и сепаратор-диафрагму. Диафрагма 9 состоит из 2-4 слоев щелочестойкой хлопковой бумаги, обладающей высокой пористостью и гидрофильностью, впитывающей до восьмикратного объема электролита, плотно заполняя все межэлектродное пространство.

Герметизация элемента осуществляется с помощью резинового или пластмассового кольца 3, которое является одновременно и изолятором между электродами. Давление водорода из-за малого самозаряда повышается медленно, однако и оно способно со временем разгерметировать элемент. При завальцовке корпуса обеспечивают такое сжатие резины, чтобы исключить вытекание электролита и в то же время дать возможность водороду медленно диффундировать в атмосферу.

Ртутно-цинковые элементы используют не только индивидуально, но и в составе батарей. Для этого их комплектуют в секции по 2-10 шт., соединяя последовательно с помощью никелевой ленты. Ко рпусом секции служит трубка из многослойной полимерной пленки.

Характеристики.

Габариты, масса и емкость наиболее распространенных РЦ элементов согласно ГОСТ 12537-76 представлены в табл.1.

Источник

Типы первичных Химических Источников Тока

В 50-х годах XX в, на рынке появились марганцево-цинковые источники тока с щелочным электролитом, характеристики которых существенно лучше солевых батареек, а за последние годы они значительно улучшились. Суммарный выпуск и доля щелочных марганцево-цинковых батареек в общем производстве первичных химических источников тока непрерывно увеличиваются. Выпуск их в 2001 г. составил примерно 28 млрд шт., что составляет 61% выпуска всех первичных источников тока. Суммарный выпуск марганцево-цинковых источников тока в 2001 г. — примерно 46 млрд шт., что составляет 90% штучного выпуска всех химических источников тока.

В 40-х годах XX в. началось производство серебряно-цинковых, в 50-х — ртутно-цинковых, а в 60-х — воздушно-цинковых источников тока. В конце 60-х и начале 70-х годов было организовано изготовление первичных литиевых источников тока, удельная энергия которых значительно выше удельной энергии других первичных химических источников тока (ХИТ), за исключением воздушно-цинковых. Объем производства и доля литиевых источников тока в совокупном выпуске первичных ХИТ быстро возрастают.

Типы и характеристики основных первичных Химических Источников Тока

Марганцево-цинковые источники тока с солевым электролитом. Анодом служит цинк, являющийся корпусом источника тока, активным веществом катода — электролитический диоксид марганца или химический диоксид марганца, электролитом — хлорид аммония, хлорид цинка или хлорид аммония с хлоридом цинка. Электролит находится либо в загущенном состоянии, либо в порах микропористого сепаратора. Для снижения скорости или предотвращения коррозии в цинк и в электролит добавляют ингибиторы коррозии. К достоинствам этих батареек относятся невысокая стоимость и большое количество выпускаемых типоразмеров, к недостаткам — падающая разрядная кривая, относительно невысокая удельная энергия, значительное ухудшение характеристик при повышенных нагрузках и низких температурах. Батарейки солевые и щелочные

Марганцево-цинковые источники тока с щелочным электролитом. Анодом служит порошкообразный цинк, а катодом — диоксид марганца. Электролитом является гелеобразный раствор КОН или КОН в матрице. В состав анода и электролита включают ингибиторы коррозии. В сравнении с марганцево-цинковым источником тока с солевым электролитом батарейки с щелочным электролитом имеют более высокие емкость и удельную энергию, в особенности при повышенных нагрузках и низкой температуре, но они более дорогие. Батарейки солевые и щелочные

Ртутно-цинковые источники тока. Анодом является порошкообразный цинк, катодом — оксид ртути, электролитом — раствор КОН. Характеризуется горизонтальной разрядной кривой, высокой удельной энергией, низким саморазрядом. К недостаткам относятся плохие характеристики при пониженных температурах, высокая стоимость и, самое главное, высокая токсичность ртути. Применялись в медицинских устройствах, точных приборах и других устройствах. В последние годы из-за токсичности ртути в некоторых странах выпуск прекращен, в других странах существенно сокращен.

Ртутно-кадмиевые источники тока. Анодом служит порошкообразный кадмий, катодом — оксид ртути, электролитом — раствор КОН. Рабочие температуры окружающей среды от -55 до 80 °С. Они имеет горизонтальную разрядную кривую, очень низкий саморазряд, что обеспечивает сохранность заряда до 10 лет. Даже при температуре 60 °С саморазряд не превышает 1% в месяц. К недостаткам относятся токсичность и высокая цена компонентов. Изготавливаются в ограниченных масштабах в дисковой, цилиндрической и призматической формах. Применяются в устройствах контроля бурения нефтяных и газовых скважин, телеметрии двигателей внутреннего сгорания, сигнальных устройствах тревоги, спасательном-оборудовании, устройствах мониторинга в отдаленных районах и т.д. Из-за токсичности производство этих источников тока сокращается.

Серебряно-цинковые первичные источники тока. В качестве анода применяется порошкообразный цинк, катода — оксиды серебра, электролита — раствор КОН или NaОН (загущенные или матричные). Имеют гладкую разрядную кривую, высокую удельную энергию, низкий саморазряд, могут работать при больших токах, однако дороги. Производятся в дисковой форме емкостью до 200 мА·ч. Применяются в часах, фотоаппаратах, слуховых аппаратах и других устройствах.

Медно-цинковые источники тока. Производство этих химических источников тока началось еще в 1889 г. В настоящее время они выпускаются в небольших масштабах в виде элементов емкостью от 250 до 1000 А·ч. Гладкие цинковые пластины и пластины из смеси оксида меди, меди и связующего помещают в стеклянный или металлический сосуд с 20%-ным раствором NaОН. Элементы имеют напряжение 0,6-0,7 В и удельную энергию 25-30 Вт·ч/кг. К их достоинствам относится постоянство разрядного напряжения, очень малый саморазряд, безотказность в работе и невысокая цена. Применялись в системах сигнализации и связи на железных дорогах.

Воздушно-цинковые первичные источники тока. Активным веществом катода служит кислород воздуха, поэтому катод является нерасходуемым, он содержит катализатор восстановления кислорода (активированный уголь или диоксид марганца). В качестве электролита применяется раствор КОН. К достоинствам источника тока относятся очень высокая удельная энергия и относительно невысокая цена, к недостаткам — влияние окружающей среды (влажности воздуха и диоксида углерода) на характеристики источника тока. Производятся две разновидности: призматические с высокой емкостью (до 1000 А·ч) и дисковые с малой емкостью. Используются для питания средств связи, в слуховых аппаратах, медицинских и других устройствах.

Читайте также:  Определите полюсы источника тока в случае изображенном

Литиевые первичные источники тока с твердыми катодами и апротонным электролитом. Восстановителем является литий, окислителями — оксиды, сульфиды металлов или фтороуглерод. Электролитами служат растворы солей лития (LiClO 4 , LiBF 4 или LiBr) в апротонных растворителях: пропиленкарбонате (ПК), диоксолане (ДОЛ), γ-бутиролактоне (БЛ), тетрагидрофуране (ТГФ), диметоксиэтане (ДМЭ) и др. В зависимости от типа используемого окислителя источник тока имеет разрядное напряжение около 1,5В (CuO, CuS, FeS, Bi 2 O 3 или FeS 2 ) или 2,5-3,2В (MnO 2 , (CF)n, Ag 2 V 4 O 11 , Ag 2 CrO 4 , Cu 4 O(PO 4 ) 2 и др.). Литиевые первичные источники тока имеют более высокую емкость и удельную энергию, более широкий интервал рабочих температур, лучшую работоспособность при пониженных температурах и меньшую скорость саморазряда по сравнению с этими же параметрами марганцево-цинковых источников тока. Однако они дороже марганцево-цинковых элементов. Литиевые источники тока с напряжением 1,5В заменяют марганцево-цинковые батарейки одинакового типоразмера, источники тока с напряжением 2,5-3,2В заменяют батареи марганцево-цинковых элементов. Они используются в медицинской, бытовой, промышленной и военной электронике. Литиевые Батарейки

Литиевые источники тока с жидким или растворенным окислителем. В этих источниках тока используются диоксид серы (SO 2 ), растворяющийся в органическом растворителе, жидкие тионилхлорид (SOCl 2 ) и сульфурилхлорид (SO 2 Cl 2 ). Катоды в источнике тока нерастворимые и изготавливаются из углеродистых материалов, нанесенных на алюминиевую (для SO 2 ), никелевую основу или нержавеющую сталь. Электролитом в элементе системы литий — диоксид серы является LiBr, растворенный в ацетонитриле, в элементах с тионилхлоридом и сульфурилхлоридом — LiAlCl 4 в SOCl 2 или в SO 2 Cl 2 с добавками. Эти источники тока имеют очень высокую удельную энергию, высокие скорости разряда и удельную мощность, горизонтальную разрядную кривую, способность функционировать при низких температурах (до -55 °С), длительный ресурс. К недостаткам следует отнести сравнительно высокую стоимость, работу под давлением, потенциальную взрывоопасность, присутствие токсичных компонентов. Используются в тех областях, где требуются высокие удельная энергия и мощность, длительная сохранность, способность работать при низких температурах (в космической и военной технике, системах сохранения памяти, и других устройствах). Литиевые Батарейки

Йодно-литиевые источники тока с твердым электролитом. Окислителем является йод, растворенный в твердом поливинилпиридине (ПВП), электролитом — твердая соль LiI, толщина которой непрерывно возрастает в результате токообразующей реакции. Эти источники тока могут храниться очень продолжительное время, имеют высокую удельную энергию, широкий диапазон рабочих температур, но очень низкие скорость разряда и удельную мощность. Используются в основном в кардиостимуляторах и производятся для этих целей в специальной D-образной форме. Литиевые Батарейки

Параметры первичных химических источников тока


Система Напряжение, В, среднее/конечное Удельная энергия*, Вхч/кг / Вхч/л Удельная мощность Рабочая температура, °С Рекомендуемая температура хранения, °С Саморазряд при 20 °С, % в год
Zn|ZnCl2, NH4Cl|MnO2 1,25-1,1/0,9 65/100 Низкая -5 — 45 0 — 20 10
Zn|ZnCl2|MnO2 1,25-1,1/0,9 85/165 От низкой до средней -10 — 50 0 — 20 7
Zn|КОН|МnО2 1,25-1,15/0,9 125/330 Средняя -20 — 50 -20 — 25 4
Zn|КОН|HgO 1,3-1,2/0,9 105/325 Средняя 0 — 55 -20 — 25 3
Zn|КОН|Ag2O 1,6-1,5/1,0 (120/500)** Средняя 0 — 55 -20 — 25 6
Zn|КОН|воздух 1,3-1,1/0,9 (340/750)** Низкая 0 — 50 -20 — 25 2
Li|LiClO4,ДОЛ| CuO2 1,5-1,4/0,9 285-300/480-600 Низкая -20 — 60 -20 — 40 1 — 2
Li|LiClO4,ПК,ДМЭ|MnO2 3,0-2,7/2,0 230/550 Средняя -20 — 55 -20 — 40 1- 2
Li|LiBF4,БЛ+ТГФ|(CF)n 2,7-2,6/2,3 220/410 От низкой до средней -20 — 50 -20 — 40 0,5 — 1
Li|LiBr,AH|SO2 2,9-2,7/2,0 300/415 Высокая -55 — 70 -20 — 40 2
Li|LiAlCl4,SOCl2 |SOCl2 3,5-3,2/3,0 320-650/700-1000 От средней до высокой -55 — 85 -20 — 40 1 — 6
Li|LiCl|I2,ПВП 2,8-2,6/2 300/900 Очень низкая 0 — 200 0 — 4 1

* — для цилиндрических элементов
** — для дисковых элементов

Сравнение характеристик первичных химических источников тока. Разрядное напряжение первичных источников тока лежит в диапазоне 1,1-3,5 В (см. рисунок). Практически горизонтальную разрядную кривую имеют воздушно-цинковые, оксидносерно-литиевые и тионилхлоридно-литиевые источники тока, т.е. элементы с не расходуемым катодом. У остальных первичных источников тока, за исключением серебряно-цинковых (с Ag 2 O), напряжение при разряде заметно понижается (см. рисунок), в особенности при высоких скоростях разряда. С понижением температуры напряжение источников тока падает. Кривая зависимости удельной энергии от рабочей температуры проходит через максимум (см. рисунок). Такую же зависимость имеет и емкость. При отрицательных температурах резко уменьшаются электрические характеристики марганцево-цинковых источников тока с солевым электролитом, воздушно-цинковых, серебряно-цинковых и ртутно-цинковых источников тока, поэтому рекомендуемые для них рабочие температуры находятся выше 0 °С. Наиболее высокие удельные энергии при комнатной температуре имеют воздушно-цинковые и тионилхлоридно-литиевые источники тока, наименьшие значения удельной энергии — медно-цинковые элементы. Высокие удельные мощности характерны для источников систем диоксид серы-литий, тионилхлорид-литий и оксид серебра-цинк. Минимальный саморазряд отмечается у литиевых источников питания с твердыми восстановителями, литиевых источниках с твердым электролитом и ртутно-кадмиевых источниках питания, максимальный саморазряд — у марганцево-цинковых источниках тока с солевым электролитом (см. рисунок). По стоимости первичные источники можно выстроить в следующий ряд: Zn|NH 4 Cl|MnO 2 2 2 2 2 2 O/Zn 2 . Однако по удельной стоимости (на единицу запасенной энергии) источники питания будут располагаться в другой ряд: Zn/воздух 4 Cl|MnO 2 2 2 2 2 2 2 O/Zn.

Приведенные ряды имеют оценочный характер. Реальная стоимость зависит от типоразмера и формы источника питания, объема производства и прочих факторов.

Разрядные кривые источников тока при 20 °С:
1- Zn|NH4Cl|MnO2, 2- Zn/воздух, 3-Zn|КОН|МnО2, 4-Li/FeS2, 5- Zn/Ag2O, 6- Li/(CF)n, 7- Li/MnO2, 8- Li/SO2, 9- Li/SOCl2

Зависимость потери емкости источников тока от температуры:
1-Li/MnO2, 2-Li/SO2, 3-Li/SOCl2, 4-Zn|КОН|МnО2, 5-Zn/Ag2O, 6-Zn|NH4Cl|MnO2

Зависимость массовой удельной энергии источников тока от температуры:
1- Zn|NH4Cl|MnO2, 2- Zn|КОН|МnО2, 3-Zn/Ag2O, 4-Li/MnO2, 5-Li/SO2, 6-Zn/воздух, 7- Li/SOCl2

Зависимость объемной удельной энергии источников тока от температуры:
1- Zn|NH4Cl|MnO2, 2- Zn|КОН|МnО2, 3-Li/SO2, 4-Zn/Ag2O, 5-Li/MnO2, 6-Li/SOCl2, 7-Zn/воздух

Источник