депассивации батареи что это
Депассивация литий-тионилхлоридных элементов
Для промышленной электроники требуются современные мощные и энергоемкие элементы питания. Подходящими для этих целей являются литиевые элементы питания. Среди литиевых источников тока наиболее популярными в промышленных устройствах являются элементы на основе электрохимической системы литий-тионилхлорид (Li-SOCl2).
Они характеризуются максимальной удельной плотностью энергии, наиболее высоким напряжением, низким саморазрядом и, соответственно, самым длительным сроком хранения. Эти свойства своим существованием обязаны тончайшей изолирующей пленке хлорида лития, образующейся на поверхности металлического литиевого электрода. Она возникает еще в момент сборки элемента, как только литий вступает в контакт с тионилхлоридом. А возникнув, пленка прерывает взаимодействие реагентов, останавливает реакцию. Это явление называется пассивацией литиевой батареи.
Степень пассивации зависит от времени хранения. Чем дольше лежит батарея на полке, тем более толстая изолирующая пленка успевает вырасти на поверхности лития и тем глубже продвинется процесс пассивации. Эффект пассивации присущ всем без исключения элементам питания литий-тионилхлоридной группы всех типоразмеров. Именно пассивация препятствует саморазряду элемента и делает возможным хранение литиевых источников тока этой формулы в течение 10 лет.
Если номинальное напряжение у литий-тионилхлоридных (Li-SOCl2)элементов при стандартном токе разряда должно быть порядка 3.6В, то из-за изолирующей пленки оно может понизиться до 2.3-2.7В. В этом случае нужно провести ее депассивацию— разрушение на поверхности металла пассивирующего слоя.
В домашних условиях и непромышленных масштабах сделать это очень просто. Нужно взять резистор с постоянным сопротивлением, указанным для каждого типоразмера в технической документации к литий-тионилхлоридному (Li-SOCl2) элементу, и замкнуть контактами резистора полюса элемента на указанное время, замеряя напряжение элемента мультиметром. Подключение можно реализовать с помощью проводов с наименьшим сопротивлением.
Как только напряжение достигнет или превысит 3.2В, элемент депассивирован. Через 1 час следует проверить напряжение элемента без нагрузки и если оно равно 3.6В, депассивация прошла успешно и можно использовать элемент для питания устройств.
Также провести депассивацию возможно, при наличии оборудования способного подавать кратковременные разрядные токи на элемент питания. Максимальное допустимое значение тока депассивации равно удвоенному максимально допустимому рабочему току разряда. Оно не должно превышать значение максимального импульсного тока. При увеличении тока депассивации, сокращается время её проведения.
БАТАРЕЙКИ 3.6 ВОЛЬТ. Применение, пассивация, депассивация.
ПАССИВАЦИЯ. В отличие от всех других литиевых элементов питания, анод батарейки Li-SoCl₂ реагирует с электролитом. В результате этой химической реакции на литиевом аноде образуется защитная пленка из кристаллов хлорида лития, препятствующая потоку ионов между анодом и катодом батареи. Это явление называется пассивацией. Пассивация обеспечивает невероятно долгий срок хранения батареек 3.6 V вследствие чрезвычайно низкой скорости саморазряда. В среднем литий-тионилхлоридный элемент теряет не более одного процента своей общей емкости в год. Без потери емкости батарейки 3.6 v могут храниться более 10 лет. Степень пассивации (толщина защитной пленки) увеличивается в процессе хранения и при высокой температуре хранения. У пассивации есть свои преимущества и незначительные недостатки. С одной стороны, пассивация отвечает за низкую скорость саморазряда батареи и возможность длительного хранения без утраты характеристик. С другой стороны, образующаяся защитная пленка может стать препятствием для протекания тока при вводе батареи в эксплуатацию. У свежих элементов питания защитная пленка не имеет большой толщины и разрушается самостоятельно после ввода батарейки в эксплуатацию.
ДЕПАССИВАЦИЯ. ЕСТЕСТВЕННАЯ и ПРИНУДИТЕЛЬНАЯ. При длительном хранении без нагрузки (как правило более 3х лет) защитный слой на аноде литий-тионилхлоридной батарейки может приобрести толщину, которая препятствует протеканию тока и провоцирует падение рабочего напряжения элемента питания. Если номинальное напряжение только что установленной батарейки Li-SoCl₂ при стандартном токе разряда находится выше 2.8 Вольт, то при последующей непрерывной нагрузке оно самостоятельно повысится до своего нормального уровня 3.6 Вольт, поскольку постепенно разрушится защитная пленка на аноде. Это процесс естественной депассивации. Если номинальное напряжение не повышается, или оно изначально находится в интервале 2.3-2.7 Вольт, будет необходимо провести принудительную депассивацию. Для этого существует два способа.
Пассивация и депассивация литиевых элементов питания
Пассивация и депассивация литиевых элементов питания.
В аппаратуре большую часть времени пребывающей в выключенном состоянии или потребляющей микротоки, перед началом работы следует производить ручную активацию источника питания. Этот процесс называется депассивация. Для депассивации нужно подвергнуть батарейки кратковременному импульсу разрядного тока в 10-20 миллиампер. Это действие должно разрушить или ослабить пассивную пленку на литиевом электроде. Активацию можно считать выполненной, если напряжение на нагрузке восстановилось до рабочего уровня (превысило 3В). В системах с постоянной готовностью эта процедура должна повторяться каждые полгода или чаще. При этом нужно иметь ввиду, что емкость батареи соответственно уменьшается. Если периодическая ручная активация невозможна т.к. прибор находится в недоступном положении или его работа осуществляется автономно и нельзя её прервать, то можно программно, с требуемой периодичностью, принудительно переводить электронику в режим максимального потребления. Предполагается, что ток потребления в этом случае окажется достаточным для активации элемента питания. Однако, можно попытаться сделать это в уже готовом приборе. Тем более, что иногда для этого достаточно заменить ПЗУ программ, размещенное в «панельке» рядом с микроконтроллером, не производя никаких паек. Если элемент питания устанавливается на плату способом пайки волной припоя, то порой оказывается, что короткого интервала, когда полюсы батареи замыкаются накоротко через расплав олова, вполне достаточно для активации источника. Кратковременный, но мощный токовый импульс может «оживить» батарейку. Если депассивацию не проводить, то в первое время работы будет наблюдаться провал напряжения. Это приходится наблюдать при установке новой литиевой батарейки в материнскую плату персонального компьютера. Батарейка начинает поддерживать память часов реального времени спустя 2-3 дня после установки. Это время необходимо для разрушения пассивной пленки.
Литий-тионилхлоридные элементы питания GoPower. Таблица депассивации
Литий-тионилхлоридные батарейки – источники питания, использующиеся для долгой автономной работы в устройствах с низким энергопотреблением. Благодаря техническим особенностям, литий-тионилхлоридные элементы питания имеют очень низкий саморазряд и могут оставаться в рабочем состоянии более 10 лет. Далее подробнее расскажем про батареи LiSOCl2, выделим особенности депассивации литий-тионилхлорида.
Депассивация элементов питания GoPower
Главное преимущество литий-тионилхлоридных батарей GoPower – долгий период хранения и малый саморазряд. Эти достоинства появились из-за образования тонкой плёнки хлорида лития на металлическом электроде в процессе производства. Плёнка останавливает взаимодействие лития и тионилхлорида, увеличивая срок хранения, при котором заряд самопроизвольно не уменьшается. Этот процесс называется пассивацией. Обратный процесс снятия плёнки – депассивация.
Если ввести в эксплуатацию батарейку без снятия плёнки, она проработает не более 15 минут. Для самостоятельной депассивации потребуется источник света на 12 В, мультиметр и сам элемент питания. Собрав все необходимые устройства, выполните следующие шаги.
Подключите источник питания к нагрузке, замерьте напряжение. До депассивации напряжение литий-тионилхлоридного элемента питания будет равно 2,3-2,7 В.
Продолжайте подавать напряжение, пока на мультиметре не появится 3,2 В.
После появления нужного значения, плёнка разрушилась. Через некоторое время измерьте напряжение снова. Оно должно подняться до номинального значения – 3,6В.
Данный способ является простым, так как не требует специальных инструментов. Провести депассивацию можно в домашних условиях за 5 минут.
Таблица депассивации
Депассивацию следует проводить только перед установкой элемента питания в устройство для выхода на рабочее напряжение. В противном случае её срок работы заметно уменьшится. Также снять плёнку можно при помощи резистора, подавая сопротивление, написанное в следующей таблице.
Пассивация литевых ИП
Пассивация как важная особенность литиевых неперезаряжаемых источников питания (ИП)
Для многих пользователей литиевых ИП пассивация остается труднообъяснимым явлением. Данная глава посвящена проблеме пассивации литиевых ячеек и возможной борьбы с ней.
Под пассивацией понимается тонкая пленка с высоким сопротивлением, образующаяся на литиевом аноде. Эта пленка формируется в результате взаимодействия электролита с литиевым анодом. Благодаря пассивации и существуют литиевые ИП, поскольку пленка замедляет процесс разряда и разложения лития, уменьшает скорость саморазряда и продлевает срок хранения аккумулятора.
Негативным последствием пассивации является задержка напряжения. Задержка напряжения возникает при приложении к ячейке нагрузки как показано на рисунке 1.
Рис.1- Кривая зависимости напряжения от времени
В некоторых случаях пассивация не играет большой роли, и задержка напряжения бывает почти не заметна. С другой стороны, если прибор не оснащен средствами преодоления задержки напряжения (reset, turn-off, fail и т.д.), то перед использованием ячейки должны быть подвергнуты депассивации. Процесс депассивации заключается в разряде постоянным током. Целью депассивации является подготовка ячейки для недопущения падения ее напряжения ниже минимально допустимого значения напряжения прибора. Продолжительный разряд ячейки определенным значением тока позволяет заранее пройти точку резкого падения напряжения.