Корпоративный блог
Развитие первичных химических источников тока
В 1800 г. итальянский ученый А. Вольта сообщил о создании батареи первичных элементов, получившей название «вольтов столб». Открытие А. Вольта оказало огромное влияние на развитие электротехники. Начало промышленного производства первичных ХИТ было заложено в 1865 г. французом Ж. Л. Лекланше, предложившим марганцево-цинковый элемент с солевым электролитом (МЦС). В 1880 г. Ф. Лаландом был создан марганцево-цинковый элемент с загущенным электролитом. В дальнейшем этот элемент был значительно усовершенствован. Существенное улучшение характеристик было получено при использовании электролитического диоксида марганца (ЭДМ) на катоде и хлорида цинка в электролите. До 1940 г. МЦС был практически единственным используемым первичным ХИТ. Несмотря на появление в дальнейшем других первичных ХИТ с более высокими характеристиками, МЦС используется в очень широких масштабах, в значительной мере благодаря их относительно невысокой стоимости. Так, в 1985 г. в мире было выпущено более 18 млрд МЦС, и с этого времени производство МЦС остается примерно на этом уровне.
В 50-х годах XX в. на рынке появились марганцево-цинковые ХИТ с щелочным электролитом (МЦЩ), характеристики которых существенно лучше МЦС, а за последние годы они значительно улучшились (рис. 1). Суммарный выпуск и доля МЦЩ в общем производстве первичных ХИТ непрерывно возрастают. Выпуск их в 2001 г. составил примерно 28 млрд шт., что составляет 61 % выпуска всех первичных ХИТ. Суммарный выпуск марганцево-цинковых ХИТ в 2001 г. — примерно 46 млрд шт., что составляет 90% штучного выпуска всех ХИТ. В 1999 г. в России выпущено около 5 млн первичных ХИТ. Общий объем продаж первичных марганцево-цинковых элементов в России в 1999 г. оценивался в 100 млн долл.
В 40-х годах XX в. началось производство серебряно-цинковых, в 50-х — ртутно-цинковых, а в 60-х — воздушно-цинковых ХИТ. В конце 60-х и начале 70-х годов было организовано производство первичных литиевых ХИТ, удельная энергия которых значительно выше удельной энергии других первичных ХИТ, за исключением воздушно-цинковых (рис. 2.1.1). Объем производства и доля литиевых ХИТ в общем выпуске первичных ХИТ быстро возрастают.
Классификация первичных ХИТ. Первичные ХИТ выпускаются либо готовыми к эксплуатации, либо требующими активации перед использованием (резервные ХИТ). В связи с особыми условиями эксплуатации резервные ХИТ рассматриваются отдельно. По типу электролита первичные ХИТ подразделяются на ХИТ с водными и неводными растворами, с расплавами или твердыми электролитами. По объему производства первичные ХИТ можно отнести к выпускаемым в больших масштабах и небольшими сериями. К первым относятся марганцево-цинковые и литиевые, ко вторым — все остальные ХИТ.
Теоретические параметры ХИТ. Электрохимические системы, ЭДС и теоретическая удельная энергия основных первичных ХИТ приведена в табл. 2. Кроме указанных в табл. 2. выпускаются небольшими сериями другие первичные ХИТ: Zn|AgO, Li | FeS, Li | Ag2V4O11, Li | CuS, Li | Bi2O3, Li | CrOx и др. Кроме того, в лабораториях ведется разработка новых первичных ХИТ и прежде всего ХИТ с литиевыми анодами с жидким и твердым электролитами.
Таблица 2. Токообразующие реакции и теоретические параметры основных первичных ХИТ при 298 К
