锂亚硫酰氯电池知识汇总

1、什么是锂亚硫酰氯电池

标称电压为3.6V，以金属锂为负极，以亚硫酰氯为正极，采用无机电解液的锂原电池称为锂-亚硫酰氯电池。

2、产品分类

2.1  按电池工作特性分为

容量型（后缀符号H或者缺省）

功率型（后缀符号为M）

高温型（后缀符号为S）

2.2  型号说明

2.3标注示例

ER14505M 表示为电池高度为50.5mm、直径为14mm的功率型圆柱形锂-亚硫酰氯电池。

2.4  主要规格型号

    容量型：ER13150、ER14250、ER14335、ER17335、ER17505、ER14505、ER18505、ER26500、ER34615、ER261020、ER341245、ER10450、ER10280

    功率型：ER14250M、ER14335M、ER17335M、ER17505M、ER18505M、ER26500M、ER34615M

    高温型：ER13150S、ER14250S、ER14505S、ER26500S、ER34615S

3、电池结构

3.1  功率型电池的结构及材料：电池的正极材料是碳，负极材料是金属锂，电解液是亚硫酰氯，用玻璃纤维隔膜将正负极隔开。电池的结构为卷绕式。结构简图如下。

3.2容量型电池的结构及材料：电池的正极材料是碳，负极材料是金属锂，电解液是亚硫酰氯，用玻璃纤维隔膜将正负极隔开。电池的结构为碳包式。结构简图如下。

4、 电池特性: 

4.1 电池的比能量高达430Wh/kg(1000Wh/dm3)，在各种锂电池中是最高的。

4.2 开路电压高，单粒电池高达3.6伏（V）；工作电压高，工作电压随负荷变化，通常在3.2~3.6伏（V）之间。

4.3 自放电率低，年自放电率在2%以下；储存寿命长，室温下可储存10~15年。

4.4 使用温度范围宽广，一般使用温度在-55℃~+85℃之间。

4.5工作电压平稳。90%以上的电池容量是在电压几乎不变的高电压平台上输出的。

4.6 一般以微电流连续长时间工作，并能提供中等电流脉冲，工作时间可长达8年。

4.7 电池本身有PTC保护片，电池短路在5S内电流降到＜600mA，PTC通过400mA时压降小于0.04V。

5、 电池使用注意事项：

5.1 严禁短路，严禁充电。

5.2 严禁用户自行组合电池。

5.3 严禁过放电、挤压、焚烧或拆卸。

5.4 严禁在允许的温度范围之外使用或加热。

5.5 电池使用至终止电压时，应及时从仪器中取出。

5.6 不得直接在电池表面焊接，应使用预先装有导耳或引线的电池。

5.7 使用过的电池应按照当地环保规定处理，深埋于地下或投入深水中。

以上注意事项应严格遵守，以免电池操作、使用不当，导致电池鼓胀、泄露甚至起火或发生爆炸。

6、 安全警示：

6.1 使用前严格检查外包装，出现包装破损，要查清原因，不得轻易使用。

6.2 电池装机前，检查电池的开路电压、负荷电压以及有效期。

6.3 严禁将不同系列的电池、不同规格的电池混合串联使用。

6.4 不能随意在电池正负极端进行锡焊，在引出片上的锡焊要在几秒钟内完成。

6.5 电池放电至截止电压后，严禁继续使用。

6.6 报废电池的处理：将电池及时放入5%食盐水溶液中浸泡，将剩余电压放至0V，然后集中在指定地点深埋于1米左右的地底下。

7、保护电路：

8、为什么锂电池是智能水表专用电池？

8 应用说明

8.1电子仪表中用电池作为主电源（IC卡气、水、热表 + 读数器）和作为记忆后备和实时时钟电源（复费率电表）。

8.2 电子仪表为何使用锂电池？

工作电压超过2V；

工作温度范围宽广；

脉冲放电能力强；

数年的工作寿命内可靠性高；

安全性好；

8.3 当前市场上有4种锂电化学体系：

Li-SOCl2 (LS) , Li-SO2 (LO) , Li-MnO2 (CR) , Li-CFX (BR)；

    能提供其中的3项： Li-SOCl2， Li-SO2，Li-MnO2；

    为多数仪表推荐使用Li-SOCl2电池；

8.4 为什么是 Li-SOCl2电池？ 

高电压及稳定工作电压（开路电压 ≥3.66V ，负载电压≥ 3.2V）；

功率型电池具备较大电流脉冲放电优势；

更为宽阔的工作温度范围（-55/85℃）；

更高的容量（ER14250≥1.2AH  ER14505≥2.4AH）；

更小的自放电，更长的贮存、使用寿命（小于2%，5~15年）；

更突出的安全性能（无运输限制，UL认证，符合EN50020“欧洲防爆电气标准”要求）；

良好的记录和口碑；

8.5 仪表行业对锂电池应用的要求： 

电池预期寿命；

脉冲时电压响应；

工作温度范围；

安全性；

环境；

旧电池处理；

电池制造商的技术支持；

8.5.1电池预期寿命取决于：

①单体电池中的锂金属数量；

②仪表消耗的电流；

③在储存和使用时“自放电”消耗的容量。

电表常用：   Li-SOCl2 14250 （1.1Ah、1.2Ah）

水表常用：   Li-SOCl2 14505 （2.0Ah、2.4Ah）

 Li-SOCl2 14250 在20℃储存时，年自放电率 < 1%

在45℃储存时自放电率是20℃时的2倍。

8.5.2脉冲时电压响应

Li-SOCl2电池的寿命终点来得十分突然（其内阻的急剧增加），用纯电压读数展望早于5%的早期警告信号是困难的。在有更多鉴别力的电流脉冲条件下，作出电压读数时，10%超前的信号是可能的

8.5.3工作温度范围 

锂电池（一次性）能在宽广的温度范围内贮存和工作，特别是具有玻璃-金属的密封的Li-SOCl2电池，是唯一保证完美密封性和防止电解液损失的方法。

低温下：

取决于密封结构

（Li-SOCl2的气密密封无限制，而Li-MnO2的塑料密封易变脆，造成电液泄漏）

（SOCl2的凝固点为-104℃，因此在-55℃仍然可以工作；而Li-MnO2的有机电解质易凝固，不适合在-20℃以下工作

高温下：

取决于密封结构

（Li-SOCl2电池在120℃保持气密密封，而Li-MnO2的塑料/树脂密封易软化、开裂等）

Li-SOCl2 储存：-55/+60℃ 工作：-55/+85℃

8.5.4安全性 

安全性意味着在运输、贮存、操作、使用和处理过程中无电解液泄漏，电池泄放、解体（爆炸）或火焰之类不受欢迎的事件出现的能力。 

在运输、贮存中：

a)  Li-SOCl2电池不受运输限制；

b)以往无生产和运输过程中的不良记录；

在正常使用中：

a) 气密性封装结构保证电池无泄漏；

b)常用的Li-SOCl2电池是碳包式结构，属“低功率”型。万一误操作时，具有很好的安全性（短路时无泄漏、无爆炸，挤压时无爆炸、无起火）；

c)符合50020“欧洲防爆电气标准”的要求。

在滥用条件下：

冲击、跌落、振动、撞击 → 无泄漏

挤压、针刺 → 无爆炸、无起火

在20℃下短路 → I max 0.8A T max 85℃ 无泄漏，无爆炸

充电 → OK，如果充分小的/充分短的（UL：MH12609）

加热 → 在85℃以下无泄漏

安全性指南：

a)了解并掌握锂电池的特性，正确使用；

b)不要挤压、充电、拆卸、加热、焚烧或短路；

c)对锂电池的合理保护。

8.6技术支持 

专攻专业用途，并惯于研究仪表项目的经验

仪表项目需要长时间的预备讨论

在项目启动后，最好尽早考虑电池的选择

经常评估仪表电路特性和工作温度条件

仪表行业在设计和使用电池中应注意的事项： 

（1）设计研发或设计人员选择电池应考虑：

a) 工作电流

b) 环境温度

c) 终止电压

d) 预期寿命

（2）检验

检验程序可根据用户而变化，但一般包括：

a) 外观检验

b) 尺寸检验

c) 开路电压检验（检出异常：①零电压 ②低电压 ③高电压；电压表：阻抗≥100kΩ/V，精度≥0.5级）

d) 负载电压检验（检查电池的良好工作和钝化状态）

e) 放电检验（评价电池的容量：C = I×t （mAh） 

（3）贮存

锂原电池的重要建议是简单的：阴凉、通风良好的条件和期限最好不超过3年。在贮存的范围内，应用先进先出的原则（根据打印在外套管上的电池日期码）。

对于锂电池来说，在低温下贮存有助于延长电池的贮存寿命，低温下电池的自放电率大大下降，如-20℃时自放电率低于0.3%, 而高温下贮存电池的自放电率将大大上升，如60℃时将达到7%左右。而且高温下电池的电压滞后现象将会非常严重，而低温下贮存电压滞后现象将会很轻微。

（4）操作

锂电池的操作是安全的，只要注意防止机械损坏和偶发性的短路。

在使用中，请注意以下事项：

用该电池前请勿除去原有包装；

a)为避免短路，请勿散装电池；

b)请勿加热超过85°C，或焚烧电池；

c)请勿解剖电池；

d)禁止给电池充电；

e)请勿直接在电池体上焊锡（应使用带引出片电池焊锡）；

f)请勿混用新旧电池，或产地不同的电池；

g)请勿反极。

8.7 常见问题(FAQ)

在与大量客户进行沟通后，我们总结出如下一些常见的问题：

a)开路电压不足：

电池开路电压低于3.6V，这种情况表明电池容量已基本放完，产生这种情况的原因主要有三种：一是电池自身内部微短路导致电池自放电大；二是用户电路板功耗过大，电池容量消耗完；三是由于某些错误原因使电池一直处于大电流放电状态（如阀门开或关的动作不能停止），在短时间内电池容量就会消耗完。

b)电池开路电压正常、负载电压低并有上升：

此种情况是由于电池的电压滞后所引起的，在8.8中将详细说明如何消除电压滞后的影响。

c）报警电压设定:

在水表、气表电路中，由于带动阀门所需要的电流较大，此时电池电压也较低，而锂亚硫酰氯电池具有电压平台非常平稳的特点，前期电池电压不会有明显的变化，在电池放电末期时电池电压下降迅速，所以当在小电流（如微安级）工作时检测到电池电压下降到很低（3V以下）时，此时电池以大电流（如100mA）脉冲，电压可能已经低于2V，在关闭或打开阀门时，就会由于电压过低而无法正常动作。因此，我们建议在消除了电压滞后的前提下，电路对电池电压的检测以大电流脉冲时进行最准确。但报警电压应跟据电路能正常工作的最低电压来的设定，设定值应比最低值高约0.1～0.2V。

下图给出了ER14505M型电池以100mA电流10秒种脉冲时，电池负载电压与放电容量的关系：

8.8如何消除电压滞后

电压滞后是锂亚硫酰氯电池的一大特性，也是该种电池存在的基础，其原理如下：组成电池的亚硫酰氯电解液是一种强氧化性的化学物质，它同时起了电解液和电池正极活性物质的作用，亚硫酰氯与电池的负极活性物质金属锂接触后，在金属锂表面上立即形成一层致密的钝化膜，这一层钝化膜是一种离子导体，锂离子能在钝化膜中进行迁移，但由于其迁移的速率很小，因此会阻挡电池进行反应，当电池中流过的电流不大于1μA/cm2（金属锂表面积）时，钝化膜中锂离子的迁移速率能够满足要求，当电流较大时，钝化膜中锂离子的迁移速率的限制产生严重影响，钝化膜两端产生很大的电压降，此时具体表现就是电池负载电压低；随着电流的不断流过，钝化膜逐渐破裂，两端的压降逐渐下降，电池的负载电压就逐渐上升直至正常。钝化膜的逐渐破裂过程就是电池电压滞后的消除过程。当电池长期处于微小电流放电或贮存情况下，电池的钝化膜会逐渐加厚，电池的电压滞后也会加重，严重时最低电压会降到2V甚至更低，此时就会影响用户的使用，如果在电路上未采取措施，就会由于瞬间电压太低，使仪器不能正常使用。

以下几种方法可以消除电压滞后的影响：

（1）定时放电法：

在上面已经讲过电压滞后的形成原理，可知电压滞后是由于钝化膜形成而产生的，由于钝化膜是随时间增加而逐渐加厚，电池电压滞后也随着加重，如果使钝化膜保持一定的厚度，就能使电池电压滞后的程度保持在可接受的范围内。因此我们进行了相应的实验确认，电池每隔五天左右进行一次5～10秒钟的大电流（2～3mA/cm2）脉冲放电,能使电池滞后的最低电压控制在3V以上。

（2）电容贮能法（一）

以一个足够大容量的电容作为主电路的电源，电池通过一个二极管给电容充电，平时电池给电容充电，阀门动作时，电路由电容供电，阀门的电流由电池直接提供，要求电容的电能应能使电路正常工作数分钟以上，这样就是电池有几分钟的电压滞后，也不会影响电路的正常工作，只是阀门的动作时间加长。

（3）电容贮能法（二）

以一个较大电容作为主电路的电源，电池通过一个二极管给电容充电，平时电池给电容充电，阀门动作时，电路由电容供电，阀门的电流由电池直接提供，电路检测电容的电压，当电容电压低于设定值时，停止阀门动作，此时电池开始给电容充电，当电压达到设定值时，再进行阀门动作，如此循环操作直至阀门动作完成为止。

（4）电容贮能法（三）

以一个足够大容量和电流的电容作为阀门动作时的电源，电池通过一个二极管对电容进行充电，当阀门动作时，以电池对主电路供电，用电容对阀门供电，电容所贮能量应能使阀门正常工作。