Литиевые химические источники тока

Литий нацело реагирует с водой, поэтому заложенные в нём энергетические возможности удалдось реализовать только с использованием неводных растворителей (нужно указать, что существуют гальванические элементы с литиевым анодом и водным электролитом - чаще кратковременного действия). Выше уже упоминались два таких растворителя: пропиленкарбонат и диметоксиэтан, более полный список растворителей, применяемых в литиевых химических источниках тока, представлен в табл. 1. Все эти растворители относятся к классу апротонных диполяных растворителей. Апротонность означает отсутствие лабильных атомов водорода, способных отщепляться при диссоциации молекул растворителя. Диполярность означает наличие дипольного момента у молекулы растворителя, то есть эту молекулу можно представить в виде электрического диполя с отрицательным и положительным полюсами (молекула воды также диполярна).
Идеальный растворитель для литиевых химических источников тока кроме совместимости с литием, химической и электрохимической устойчивости и соответствия практическим требованиям должен сочетать высокую диэлектрическую проницаемость и низкую вязкость. Первое свойство необходимо для того, чтобы растворённая в нём соль диссоциировала на ионы, второе - чтобы полученный в результате этого раствор электролита имел достаточно высокую электропроводность. Подобрать такой растворитель, как видно из табл. 1, обычно не удаётся, поэтому на практике нередко используют смешанные неводные растворители, в которых противоположное влияние вязкости и диэлектрической проницаемости на удельную электропроводность сведено к минимуму.
Особенностью органических и неорганических неводных растворителей является то, что простые соли лития, например галогениды, в них обычно нерастворимы, поэтому для изготовления электролита приходится использовать сложные комплексные соли лития, которые растворяются лучше. К таким солям относятся перхлорат лития LiCIO4, тетрахлоралюминат лития LiAICI4, тетрафторборат лития LiBF4,...

С развитием электронной промышленности назрела необходимость создания портативных химических источников тока. Такие источники тока должны иметь малые размеры, большую емкость тока и быть относительно дешевыми по своему производству. Исторически сложилось так, что всем этим требованиям больше всего подходят литиевые источники тока.
За прошедшие десятилетия литиевые химические источники тока из теоретически возможных стали повседневной реальностью. Все промышленно развитые страны наладили многочисленный выпуск таких элементов, и они уверенно теснят на рынке традиционные химические источники тока. Оригинальные, как правило, непревзойдённые другими химическими источниками тока свойства, такие, как широкий температурный интервал работоспособности ( от - 70 до +70оС), превосходная сохранность заряда (от 10 лет и более), наивысшие среди известных химических источников тока удельные массовые и объёмные характеристики, дают литиевым источникам тока непреходимые преимущества по сравнению с традиционными химическими источниками тока.
В последние десятилетия интенсивные работы ведутся по созданию и усовершенствованию устройств, вырабатывающих электроэнергию за счет химической реакции между веществами на основе литиевых соединений. Предполагается, что в будущем будет резко расти спрос на металл и его соли в производстве литиевых батарей, используемых в мобильных телефонах и переносных компьютерах (в 1990-х темпы роста составляли 20–30% в год). Сегодня в мире производится более 1000 т лития в год.

За последние годы литиевые элементы и батареи получили заметное распространение как источники электропитания широкого спектра малогабаритной аппаратуры (персональных компьютеров, фотоаппаратов, средств телефонной связи, часов). Тем не менее, объём производства литиевых элементов составляет пока сравнительно небольшую долю от объёма выпускаемых гальванических элементов всех типов. Основными причинами, ограничивающими их более широкое применение, являются высокая стоимость (связанная с необходимостью использования тщательно очищенных реагентов и высокими трудозатратами) и отсутствие гарантии полной безопасности при эксплуатации (не допускается пока использование литиевых элементов в детских игрушках). Не решены полностью научные и технологические проблемы в области многоразовых литиевых источников тока. Над этим в настоящее время работают многочисленные коллективы исследователей в разных странах мира, в том числе и в России.