Среди первичных литиевых батарей существует естественный компромисс между двумя типами элементов: те, которые рассчитаны на длительную работу с низким уровнем использования и низким саморазрядом; и те, которые обеспечивают кратковременную работу с более высоким уровнем использования, но более высоким саморазрядом.
Спиральные элементы имеют большую общую площадь поверхности между анодом и катодом, что обеспечивает им высокую токовую нагрузку. Элементы катушечного типа имеют меньшую общую площадь поверхности анода/катода, что ограничивает их скорость разряда, но также и скорость саморазряда. Некоторые литиевые батареи, включая литий-тионилхлоридные (LiSOCl2) химические элементы со спиральной намоткой, диоксид лития-серы и диоксид лития-марганца, способны вырабатывать энергию с высокой скоростью в течение относительно коротких промежутков времени. Спирально намотанные LiSOCl2-элементы имеют электроды с большой площадью поверхности, что обеспечивает более высокую скорость отдачи. Однако недостатком спиральной намотки является значительно более высокая скорость саморазряда. В отличие от этого, LiSOCl2-элементы катушечного типа имеют гораздо меньшую площадь поверхности электродов, что обеспечивает более низкую скорость отдачи и более низкую скорость саморазряда.
Простая аналогия между этими двумя типами аккумуляторов – стакан воды объёмом 8 унций (237 мл). Со временем большое отверстие стакана позволяет воде испаряться быстрее (более высокий саморазряд). Но большее отверстие позволяет воде выливаться быстрее (более высокая отдача). Более широкое отверстие мгновенно подаёт энергию в устройства, требующие больших затрат энергии. Однако, если требуется хранить воду в течение длительного времени, более широкое отверстие становится проблемой, позволяя воде испаряться быстрее.
Литий-титановый аккумулятор катушечного типа характеризуется цилиндрическим катодом, окружённым анодным материалом. Такая конструкция аккумулятора проста в изготовлении, имеет низкий саморазряд и не требует использования плавкого предохранителя.
Некоторые элементы LiSOCl2 катушечного типа были разработаны для обеспечения умеренной скорости разряда в течение относительно длительного срока службы с низким годовым саморазрядом, составляющим от 1 до 2%. При хранении эти аккумуляторы израсходовали бы примерно 10–20% своей первоначальной ёмкости за десять лет. Эта характеристика аналогична банке с газировкой со средним отверстием: из-за меньшего отверстия газировка испаряется медленнее, чем из большого стакана, но при этом жидкость не может выливаться так быстро.
Время публикации: 27 октября 2023 г.
