Справочники

Литий (Li) в электротехнике: свойства, марки, аккумуляторы и элементы питания

Литий — третий элемент таблицы Менделеева и самый лёгкий из металлов: его плотность 0,534 г/см³ вдвое меньше, чем у воды. В электротехнике его применяют не как проводник, а как электродный материал: стандартный потенциал пары Li⁺/Li равен −3,04 В — рекордно отрицательный среди всех элементов, а теоретическая удельная ёмкость металлического лития составляет 3860 мА·ч/г. Отсюда и напряжение 3,6–3,7 В у одиночной ячейки против 1,2 В у никель-кадмиевой и 2,0 В у свинцовой.

Физические и химические свойства лития

Характеристика	Значение
Атомный номер	3
Атомная масса	6,94 а.е.м.
Плотность при 20 °C	0,534 г/см³ (жидкого при Т_пл — 0,512 г/см³)
Температура плавления	180,5 °C
Температура кипения	1342 °C
Удельная теплоёмкость	3582 Дж/(кг·К) — наибольшая среди металлов
Молярная теплоёмкость	24,86 Дж/(моль·К)
Теплопроводность	84,8 Вт/(м·К)
Удельное электрическое сопротивление при 20 °C	92,8 нОм·м (0,0928 мкОм·м)
Удельная электропроводность	≈10,8 МСм/м (18,6 % IACS)
Температурный коэффициент линейного расширения	46,6·10⁻⁶ 1/К
Твёрдость по Моосу	0,6
Твёрдость по Бринеллю	5 МПа
Модуль Юнга	4,9 ГПа
Скорость звука в тонком стержне	6000 м/с
Электроотрицательность по Полингу	0,98
Энергия ионизации	5,39 эВ (519,9 кДж/моль)
Стандартный электродный потенциал Li⁺/Li	−3,04 В (по разным справочникам до −3,06 В)
Кристаллическая решётка	ОЦК, a = 3,490 Å; ниже 78 К — ГПУ
Температура Дебая	400 К
Изотопный состав	⁷Li — 92,5 %, ⁶Li — 7,5 %
Содержание в земной коре	21 г/т
Содержание в морской воде	0,17 мг/л
Температура самовоспламенения	около 300 °C

Механически литий ближе к пластилину, чем к металлу: твёрдость 0,6 по Моосу означает, что он режется ножом, а модуль Юнга 4,9 ГПа — примерно в 25 раз меньше, чем у меди. Ни резьбы, ни контактного нажатия такой материал не держит, поэтому в конструкции аппаратов чистый литий не встречается.

Почему литий не применяют как проводник

Удельное сопротивление лития — 92,8 нОм·м, это в 5,4 раза больше, чем у меди, и в 3,3 раза больше, чем у алюминия.

Металл	ρ при 20 °C, нОм·м	Плотность, г/см³	Проводимость на единицу массы, МСм·см³/(м·г)
Медь	17,2	8,96	6,5
Алюминий	28,2	2,70	13,1
Литий	92,8	0,534	20,2

По проводимости на единицу массы литий втрое превосходит медь и в полтора раза — алюминий. Практического выхода это не имеет: литий воспламеняется во влажном воздухе, реагирует с азотом при комнатной температуре и не поддаётся ни опрессовке, ни пайке в обычной атмосфере. Сравнение других проводниковых материалов приведено в справочнике «Таблицы электропроводности металлов».

Реакционная способность и обращение с металлом

Литий — единственный щелочной металл, который короткое время сохраняется на сухом воздухе: оксидная плёнка на нём достаточно плотная. Ключевые реакции:

с водой — 2Li + 2H₂O → 2LiOH + H₂↑, идёт спокойнее, чем у натрия и калия, без воспламенения водорода;
с азотом — 6Li + N₂ → 2Li₃N, единственный щелочной металл, реагирующий с азотом уже при комнатной температуре во влажном воздухе; именно поэтому нитридный азот нормируется как примесь в товарном литии;
с кислородом при нагреве — 4Li + O₂ → 2Li₂O, самовоспламенение около 300 °C.

Хранят литий под слоем вазелинового масла, парафина или петролейного эфира. Керосин не годится: плотность лития меньше керосина, слиток всплывает. По ГОСТ 19433-88 металлический литий отнесён к классу 4, подкласс 4.3 — вещества, выделяющие горючие газы при взаимодействии с водой.

Марки металлического лития по ГОСТ 8774-75

ГОСТ 8774-75 «Литий. Технические условия» распространяется на литий, полученный электролизом, и устанавливает две марки слитков — ЛЭ-1 (высшая категория качества) и ЛЭ-2 (первая).

Показатель, %	ЛЭ-1	ЛЭ-2
Литий, не менее	99,9	99,0
Натрий, не более	0,04	0,1
Калий, не более	0,005	0,01
Кальций, не более	0,03	0,03
Магний, не более	0,02	0,05
Марганец, не более	0,001	0,005
Железо, не более	0,005	0,01
Алюминий, не более	0,003	0,005
Окись кремния, не более	0,01	0,05
Азот нитридный, не более	0,05	0,05

По согласованию изготовителя с потребителем массовая доля натрия в ЛЭ-1 допускается не более 0,005 %. Код ОКП: 70 2653 1001 для ЛЭ-1 и 70 2653 1002 для ЛЭ-2.

Для справки

Требования к упаковке и хранению по ГОСТ 8774-75: масса одного слитка — не более 5 кг, масса нетто одного места — не более 100 кг (для длительного хранения 70 кг), партия — не более 1500 кг, при авиаперевозке нетто одной упаковки — не более 10 кг. Металл упаковывают в полиэтиленовый мешок, вложенный в герметичный стальной контейнер вместимостью до 160 дм³ и заполненный аргоном до избыточного давления 0,07 МПа, либо в барабаны, залитые смесью расплавленного парафина и осушенного трансформаторного масла в соотношении 1:1. Склад — I или II степени огнестойкости, температура не выше 40 °C, относительная влажность не выше 85 %, водяные и паровые коммуникации в помещении не допускаются.

Соединения лития, применяемые в электротехнике

Соединение	Формула	Где применяется
Карбонат лития	Li₂CO₃	базовое сырьё для катодных материалов, стекло и стеклокерамика
Гидроксид лития моногидрат	LiOH·H₂O	загуститель литиевых смазок, добавка к электролиту щелочных аккумуляторов, катодные материалы
Хлорид лития	LiCl	электролит при получении металла, датчики влажности, осушители воздуха, флюсы
Фторид лития	LiF	оптическая керамика, термолюминесцентная дозиметрия
Гексафторфосфат лития	LiPF₆	основная соль электролита литий-ионных аккумуляторов
Тетрафторборат лития	LiBF₄	соль электролита для расширенного температурного диапазона
Ниобат лития	LiNbO₃	пьезоэлементы, ПАВ-фильтры, электрооптические модуляторы
Танталат лития	LiTaO₃	пироэлектрические приёмники, ПАВ-устройства
Нитрид лития	Li₃N	твердотельные ионные проводники, лабораторные источники Li₃N

Гидроксид лития нормирует ГОСТ 8595-83 «Лития гидроокись техническая», формула LiOH·H₂O, молекулярная масса 41,96. Стандарт устанавливает две марки — ЛГО-1 и ЛГО-3.

Показатель, %	ЛГО-1	ЛГО-3
Гидроокись лития (LiOH), не менее	56,7	53,0
Карбонаты (CO₃), не более	0,4	0,8
Натрий + калий (Na + K), не более	0,002	1,0
Алюминий (Al), не более	0,01	0,05
Железо (Fe), не более	0,001	0,01
Кремний (Si), не более	0,007	0,04
Свинец (Pb), не более	0,0005	0,01
Хлориды (Cl), не более	0,02	0,04
Сульфаты (SO₄), не более	0,01	0,1

Гидроокись лития — едкое вещество первого класса опасности по ГОСТ 12.1.007-76, ПДК аэрозоля в воздухе рабочей зоны 0,02 мг/м³ в пересчёте на ион лития. Пожаро- и взрывобезопасна. Партия — не более 6 т.

Почему литий стал основой химических источников тока

Энергия элемента определяется произведением напряжения на заряд. Литий выигрывает по обоим множителям: рекордный отрицательный потенциал даёт высокое напряжение ячейки, а малая атомная масса — большой заряд на грамм.

Электродный материал	Теоретическая удельная ёмкость, мА·ч/г
Металлический литий (анод)	3860
Кремний (анод)	4200
Графит (анод)	372
LiCoO₂ (катод)	274 (практически ~140)
LiFePO₄ (катод)	170 (практически ~150)

Металлический литий как анод даёт максимум ёмкости, но при циклировании он осаждается неравномерно и прорастает дендритами сквозь сепаратор — отсюда короткие замыкания. Поэтому в перезаряжаемых элементах литий связан в решётке графита или титаната, а металлический литий остался только в первичных, одноразовых элементах.

Первичные литиевые элементы

Как читается обозначение по МЭК 60086

Первая буква кода — электрохимическая система, вторая — форма корпуса, дальше идут размеры.

Буква	Электрохимическая система	U_ном, В
без буквы	марганцево-цинковая солевая (Лекланше)	1,5
A	воздушно-цинковая	1,4
B	литий — фторуглерод (Li–CF_x)	3,0
C	литий — диоксид марганца (Li–MnO₂)	3,0
E	литий — тионилхлорид (Li–SOCl₂)	3,6
F	литий — дисульфид железа (Li–FeS₂)	1,5
G	литий — оксид меди (Li–CuO)	1,5
L	щелочная марганцево-цинковая	1,5
P	воздушно-цинковая щелочная	1,4
S	оксид серебра	1,55
Z	оксигидроксид никеля	1,5

Вторая буква: R — круглая (цилиндрическая или дисковая), P — призматическая, F — плоская, S — квадратная. Отсюда читаются привычные обозначения: CR — литий-марганцевый круглый, ER — литий-тионилхлоридный круглый, BR — литий-фторуглеродный круглый, FR — литий-железодисульфидный круглый (это «литиевые пальчиковые» на 1,5 В, взаимозаменяемые со щелочными LR6).

Дисковые элементы CR

У дисковых элементов первые две цифры — диаметр в миллиметрах, две последние — высота в десятых долях миллиметра.

Обозначение	Диаметр × высота, мм	Ёмкость, мА·ч	U_ном, В
CR1220	12,5 × 2,0	35	3,0
CR1620	16,0 × 2,0	75	3,0
CR2016	20,0 × 1,6	90	3,0
CR2025	20,0 × 2,5	160	3,0
CR2032	20,0 × 3,2	225	3,0
CR2450	24,5 × 5,0	610	3,0
BR2032	20,0 × 3,2	190	3,0

CR2016, CR2025 и CR2032 совпадают по диаметру и различаются только толщиной, то есть ёмкостью: в держатель под CR2032 механически встают и более тонкие элементы, но работать устройство будет вдвое меньше. Обратная замена — CR2032 вместо CR2025 — часто не проходит по высоте отсека. Система BR отличается от CR катодом (фторуглерод вместо диоксида марганца): ёмкость ниже, зато рабочий диапазон шире и саморазряд меньше — такие элементы ставят в счётчики моточасов и промышленные контроллеры.

Элементы ER для приборов учёта

Литий-тионилхлоридные элементы (Li–SOCl₂, обозначение ER) — рабочая лошадка приборов учёта электроэнергии, газа и воды, охранных шлейфов, GSM-модулей телеметрии. Напряжение 3,6 В, саморазряд менее 1 % в год, срок службы в режиме микропотребления до 10–15 лет, работоспособность от −55 до +85 °C. Код читается так же, как у аккумуляторов: диаметр и высота в миллиметрах.

Обозначение	Эквивалент	Диаметр × высота, мм	Типовая ёмкость, А·ч
ER14250	1/2AA	14,5 × 25,0	1,2
ER14335	2/3AA	14,5 × 33,5	1,6–1,7
ER14505	AA	14,5 × 50,5	2,4–2,7
ER17505	A	17,0 × 50,5	3,6
ER18505	—	18,5 × 50,5	4,0
ER26500	C	26,0 × 50,0	8,5–9,0
ER34615	D	34,0 × 61,5	19,0

Низкий саморазряд у Li–SOCl₂ обеспечивает плёнка хлорида лития на поверхности литиевого анода. У неё есть обратная сторона — пассивация: после долгого хранения или работы на микротоках плёнка утолщается, и при первом же импульсном разряде напряжение просаживается. Модем прибора учёта в этот момент может не выйти на связь, хотя элемент разряжен всего на несколько процентов. Лечится депассивацией — кратковременным разрядом на нагрузку; в ответственных узлах ставят гибридную сборку «ER-элемент + суперконденсатор», которая берёт на себя импульсы тока.

ER-элементы нельзя заряжать, разбирать и замыкать накоротко: внутри жидкий тионилхлорид под давлением, при разогреве корпус вскрывается с выбросом SO₂ и HCl. При замене в приборах учёта проверяют не только типоразмер, но и токоотвод — элементы с осевыми выводами и с лепестками под пайку невзаимозаменяемы.

Общая номенклатура первичных элементов, включая нелитиевые системы, разобрана в справочнике «Таблицы классификации аккумуляторных батарей».

Литий-ионные аккумуляторы

Устройство ячейки

Ток в литий-ионном аккумуляторе переносят ионы Li⁺, кочующие между катодом и анодом; сам металлический литий в исправной ячейке не образуется.

Катод — литированный оксид или фосфат переходного металла на алюминиевой фольге толщиной 12–20 мкм. Алюминий выбран потому, что при высоком потенциале катода он пассивируется, а медь на этих потенциалах растворялась бы.
Анод — графит (реже с добавкой кремния или титанат лития) на медной фольге 6–10 мкм. При низком потенциале анода алюминий образовал бы сплав с литием, поэтому здесь нужна медь.
Электролит — раствор соли лития в смеси органических карбонатов. Типовые составы: 1 моль/л LiPF₆ в EC:DEC 1:1 или в EC:DMC:DEC 1:1:1. Для расширенного температурного диапазона применяют LiBF₄ и LiTFSI.
Сепаратор — пористая плёнка полипропилена и полиэтилена толщиной 16–25 мкм, часто трёхслойная PP/PE/PP: при перегреве полиэтиленовый слой плавится первым и запирает поры, обрывая ток.
SEI — плёнка на поверхности графита, формирующаяся при первых циклах. Она защищает электролит от разложения и одновременно съедает 5–10 % исходной ёмкости.

Химии катода

Тип	Катод	U_ном, В	Диапазон, В	Удельная энергия, Вт·ч/кг	Ресурс, циклов	Начало теплового разгона, °C
LCO	LiCoO₂	3,60	3,0–4,2	150–200	500–1000	150
LMO	LiMn₂O₄	3,70	3,0–4,2	100–150	300–700	250
NMC	LiNiMnCoO₂	3,60–3,70	3,0–4,2	150–220	1000–2000	210
NCA	LiNiCoAlO₂	3,60	3,0–4,2	200–260	~500	150
LFP	LiFePO₄	3,20–3,30	2,5–3,65	90–120	от 2000	270
LTO	анод Li₄Ti₅O₁₂	2,40	1,8–2,85	50–80	3000–7000	наивысшая стойкость

LFP (в русской номенклатуре — литий-железо-фосфатные, отсюда просторечное «лиферные») проигрывает NMC по удельной энергии почти вдвое, но выигрывает по ресурсу и по температуре начала разгона: 270 против 210 °C. Там, где масса не критична — накопители, ИБП, солнечные системы, — LFP и доминирует. LTO — не катод, а анод: титанат лития вместо графита. Он снижает напряжение до 2,4 В и энергию до 50–80 Вт·ч/кг, но даёт 3000–7000 циклов и заряд токами до 5C.

Подбор аккумуляторов под конкретную задачу разобран отдельно: «Аккумуляторы для ИБП (АКБ): типы AGM, GEL и Li, ёмкость и выбор» и «Аккумуляторы для солнечных батарей: гелевые, AGM и LiFePO4».

Обозначение по МЭК 61960: ICR, INR, IMR, IFR

Буквенный префикс перед размерным кодом задаёт химию по системе ГОСТ Р МЭК 61960: первая буква I — литий-ионный, вторая — катодный металл, третья — форма.

Префикс	Катод	Типовое напряжение, В
ICR	кобальт (LiCoO₂)	3,6–3,7
INR	никель (NMC, NCA)	3,6–3,7
IMR	марганец (LiMn₂O₄)	3,7
IFR	фосфат железа (LiFePO₄)	3,2
ICP	кобальт, призматический корпус	3,7

Практический смысл: ICR18650 рассчитан на разряд около 1C и в шуруповёрте долго не проживёт, высокотоковые INR18650 и IMR18650 держат 20–35 А непрерывного разряда (8–13C — например, Samsung INR18650-25R: 2500 мА·ч при 20 А), а IFR32700 при внешне похожем размере выдаёт 3,2 В — и сборка из четырёх таких даёт 12,8 В, привычные для замены свинцовой батареи.

Цилиндрические форм-факторы

В коде первые две цифры — диаметр в миллиметрах, следующие две — длина, пятая цифра 0 обозначает цилиндрическую форму. 18650 — это 18 мм на 65,0 мм.

Код	Диаметр × длина, мм	Типовая ёмкость	Где встречается
10440	10 × 44	0,35–0,6 А·ч	габарит AAA, фонари
14500	14 × 50	0,6–1,0 А·ч	габарит AA, измерительные приборы
16340	16 × 34	0,7–1,0 А·ч	габарит CR123, фонари
18650	18 × 65	2,0–3,6 А·ч	ноутбуки, электроинструмент, сборки
21700	21 × 70	3,5–5,0 А·ч	электротранспорт, накопители
26650	26 × 65	3,0–5,5 А·ч	мощные сборки, LFP-ячейки
32700	32 × 70	5,0–6,0 А·ч	LFP-сборки на 12,8 В
4680	46 × 80	~26 А·ч (~96 Вт·ч)	тяговые батареи

У 4680 и подобных крупных ячеек пятизначная схема уже не работает: код читается как диаметр 46 мм и длина 80 мм.

Режимы заряда

Литий-ионные ячейки заряжают по схеме CC/CV: сначала стабилизированным током до достижения предельного напряжения, затем при постоянном напряжении до падения тока до 3–5 % от номинальной ёмкости.

Химия	U_ном, В	U_заряда, В	U_{отсечки разряда}, В	Типовой ток заряда
LCO, NMC, NCA	3,6–3,7	4,20 ± 0,05	2,5–3,0	0,5–1C
NMC высоковольтная	3,7	4,30–4,35	2,75	0,5–0,7C
LFP	3,2	3,65	2,5	1C
LTO	2,4	2,85	1,8	1–5C

Ограничения, которые нарушать нельзя:

Держать на «плавающем» заряде нельзя. Литий-ионная ячейка не поглощает перезаряд: после окончания заряда ток должен быть снят. Постоянное подпитывание при 4,20 В вызывает осаждение металлического лития на аноде.
Снижение верхнего напряжения продлевает ресурс. Заряд до 4,10 В вместо 4,20 В отнимает около 10 % ёмкости, но заметно снижает деградацию; в промышленных системах это штатный приём.
Заряжать ниже 0 °C нельзя. При отрицательной температуре литий не успевает внедряться в графит и осаждается металлом на его поверхности (lithium plating) — это необратимая потеря ёмкости и риск внутреннего замыкания. Разряжать на морозе можно, заряжать — только после подогрева.
Хранить при 40–50 % заряда. Полностью заряженная ячейка стареет быстрее; напряжение покоя после заряда устанавливается на уровне 3,70–3,90 В на элемент.

Li-ion и Li-pol: в чём разница

Название «литий-полимерный» описывает не химию катода, а конструкцию: электролит загущён полимерной матрицей или пропитывает полимерный гель, а корпус выполнен мягким (pouch, «пакет») вместо стальной или алюминиевой банки. Катодная химия при этом та же — чаще всего LCO или NMC, номинал те же 3,7 В, напряжение заряда те же 4,2 В. Отсюда практические следствия: Li-pol легче при равной ёмкости и делается любой формы, но не имеет жёсткого корпуса и предохранительного клапана, поэтому при перезаряде или деградации вздувается, а не стравливает газ. Ячейка 18650 с надписью «Li-pol» — это либо ошибка маркировки, либо признак недобросовестного продавца.

Тепловой разгон и пожарная безопасность

Тепловой разгон запускается, когда тепловыделение внутри ячейки начинает опережать теплоотвод: внутреннее замыкание, перезаряд, механическое повреждение или внешний нагрев. Дальше процесс идёт лавинообразно — разложение SEI, реакция электролита с электродами, разложение катода с выделением кислорода. Температура ячейки доходит до 500 °C, после чего корпус вскрывается.

Что выделяется при разгоне: диоксид углерода, углеводороды, а также фтористый водород HF в количестве 20–200 мг на ватт-час ёмкости и фосфорилфторид POF₃ — 15–22 мг/Вт·ч. Для батареи на 5 кВт·ч это уже сотни граммов HF, поэтому первоочередная мера при возгорании накопителя — эвакуация и дымоудаление, а не попытка потушить.

Тушение литий-ионной батареи и тушение металлического лития — разные задачи:

Литий-ионный аккумулятор содержит крайне мало металлического лития. Его тушат большим объёмом воды или полным погружением: задача не сбить пламя, а отвести тепло от соседних ячеек и не дать разгону распространиться. Углекислотный огнетушитель гасит открытое пламя, но не охлаждает ячейку — она разгорится снова.
Металлический литий (слитки, стружка, первичные элементы с литиевым анодом) водой тушить нельзя: реакция даёт водород. Применяют только средства класса D — специальные порошки, сухой песок, графитовый порошок.

BMS (система управления батареей) контролирует напряжение каждой ячейки, ток, температуру и выполняет балансировку: без неё в последовательной сборке слабая ячейка уходит в перезаряд, пока остальные ещё добирают ёмкость. Для сборок из ячеек разных партий и с разной степенью износа балансировка обязательна.

Транспортирование литиевых батарей

Литиевые элементы и батареи отнесены к опасным грузам класса 9. Номер ООН зависит от того, перезаряжаемая система или нет и как батарея едет — отдельно, в оборудовании или вместе с ним.

Номер ООН	Что перевозится
UN 3090	литий-металлические батареи отдельно
UN 3091	литий-металлические батареи в оборудовании или упакованные с ним
UN 3480	литий-ионные батареи отдельно
UN 3481	литий-ионные батареи в оборудовании или упакованные с ним
UN 3536	литиевые батареи, установленные в грузовом транспортном модуле

Допуск к перевозке даёт протокол испытаний по UN 38.3 (Руководство ООН по испытаниям и критериям, раздел 38.3): тесты T1–T8 — имитация высоты, температурные циклы, вибрация, удар, внешнее короткое замыкание, ударное воздействие/сдавливание, перезаряд, принудительный разряд. При авиаперевозке отдельно упакованных литий-ионных батарей (UN 3480) уровень заряда ограничен 30 % ёмкости. Инструкции по упаковке для авиации — PI 965–PI 970, для наземных и морских перевозок применяют P903 и P908; во всех случаях требуется изоляция выводов и защита от смещения в упаковке. Требования и методы испытаний закреплены в ГОСТ Р МЭК 62281-2020.

Литий вне химических источников тока

Литиевые пластичные смазки

Загуститель на основе литиевого мыла даёт смазки, которые не вымываются водой и работают шире по температуре, чем кальциевые и натриевые. В электротехнике на них ходят подшипники электродвигателей, приводов задвижек, механизмов КРУ.

Смазка	Стандарт	Загуститель	Т_{каплепадения}, °C, не ниже	Рабочий диапазон, °C
Литол-24	ГОСТ 21150-2017 (взамен 21150-87)	литиевое мыло 12-оксистеариновой кислоты	185	−40…+120 (кратковременно до +130)
Литол-24РК	ГОСТ 21150-2017	то же	180	−40…+120
ЦИАТИМ-201	ГОСТ 6267-74	литиевое мыло стеариновой кислоты	175	−60…+90

Пенетрация Литол-24 при 25 °C — 220–250 единиц. Комплексные литиевые смазки (загуститель — комплексное литиевое мыло) поднимают верхнюю границу до 160–180 °C и применяются в высокооборотных и нагруженных узлах.

Гидроксид лития в щелочных аккумуляторах

Добавка LiOH к калиевому электролиту никель-кадмиевых и никель-железных аккумуляторов — штатное решение, прямо названное в области применения ГОСТ 8595-83. Литий подавляет разбухание оксидно-никелевого электрода и увеличивает число циклов; типовой состав — раствор KOH плотностью 1,19–1,21 г/см³ с 20 г/л LiOH. Подробнее о никелевых системах — в справочнике «Никель (Ni) в электротехнике».

Ниобат и танталат лития

LiNbO₃ — сегнетоэлектрик с температурой Кюри около 1210 °C, обладающий сильным пьезоэффектом и линейным электрооптическим эффектом Поккельса. На его пластинах делают фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ) для радиотрактов, электрооптические модуляторы для волоконно-оптических линий связи, оптические волноводы интегральной фотоники. Танталат лития LiTaO₃ применяют в пироэлектрических приёмниках ИК-излучения (датчики движения, пирометры) и в ПАВ-устройствах с иным температурным ходом. Свойства пластины зависят от того, под каким углом она вырезана из були; условные обозначения срезов установлены ГОСТ Р 71072-2023.

Алюминиево-литиевые сплавы

Каждый процент лития в алюминии снижает плотность сплава примерно на 3 % и повышает модуль упругости примерно на 6 %. Сплав 1420 системы Al–Mg–Li легче Д16 на 11 % при модуле упругости выше на 4 %; сплав третьего поколения В-1461 имеет плотность 2,63 г/см³. Марки В-1461 и В-1469 разработаны ВИАМ для силовых конструкций летательных аппаратов. В электротехнике эти сплавы встречаются в корпусах бортовой аппаратуры и авиационных распределительных устройств, где важна масса. Общие свойства алюминия — в справочнике «Алюминий в кабельной промышленности».

Хлорид лития в измерениях влажности

Гигрометр точки росы на LiCl использует свойство насыщенного раствора хлорида лития: давление водяного пара над ним ниже, чем над чистой водой. Чувствительный элемент — стеклотканевый чехол с LiCl, обмотанный двумя электродами, и платиновый термометр сопротивления внутри. Ток через соль разогревает её до равновесия с влажностью окружающего воздуха, а измеренная температура однозначно пересчитывается в точку росы. Тот же LiCl (и родственный бромид лития LiBr) работает жидким сорбентом в адсорбционных осушителях и абсорбционных холодильных машинах — там, где нужно получить точку росы порядка −40 °C.

Атомная и термоядерная энергетика

Изотоп ⁶Li (7,5 % природной смеси) под действием нейтронов даёт тритий: ⁶Li + n → ⁴He + ³H. На этом строится бланкет термоядерного реактора — оболочка, которая одновременно поглощает нейтроны, преобразует их энергию в тепло и нарабатывает топливо. Кандидаты для бланкета: Li₂O, LiAlO₂, Li₄SiO₄, металлический литий, эвтектика Li₁₇Pb₈₃. В водо-водяных реакторах гидроксид лития, обеднённый по ⁶Li (то есть ⁷LiOH), дозируют в теплоноситель первого контура для поддержания pH.

Сырьё, производство и утилизация

Промышленные источники лития — пегматитовые руды (сподумен 2LiAl[Si₂O₆], лепидолит, петалит) и рассолы солёных озёр Южной Америки. Металлический литий получают электролизом расплава LiCl в эвтектике с KCl при 400–460 °C; расход электроэнергии — до 14 кВт·ч на килограмм металла.

Мировая добыча в 2025 году — около 290 тыс. т в пересчёте на литий против 222 тыс. т в 2024-м: Австралия 92 тыс. т, Китай 62 тыс. т, Чили 56 тыс. т, Зимбабве 28 тыс. т, Аргентина 23 тыс. т. Мировые запасы оценены в 37 млн т. На батареи приходится 88 % мирового потребления лития, на керамику и стекло — 4 %, на пластичные смазки — 2 %, на осушку воздуха — 1 % (данные Геологической службы США, Mineral Commodity Summaries 2026).

Россия располагает разведанными запасами, но собственного производства литиевого сырья до недавнего времени не вела. Крупнейший объект — Колмозерское месторождение в Мурманской области: 18,9 % балансовых запасов страны, по отдельным оценкам — до четверти. Лицензия у «Полярного лития», совместного предприятия «Росатома» и «Норникеля»; опытно-промышленная добыча начата в 2026 году, промышленный ввод намечен на 2030 год. Добыча на соседнем Полмостундровском месторождении также стартовала в апреле 2026 года. Отдельное направление — извлечение лития из пластовых вод нефтегазовых месторождений Восточной Сибири (Ковыктинское, Ярактинское). Производство ячеек в стране разворачивает «Рэнера» (входит в топливную компанию «ТВЭЛ» «Росатома»): завод в городе Немане Калининградской области рассчитан на 4 ГВт·ч в первой очереди с выходом на полную мощность к 2027 году, при росте спроса заявлены вторая и третья очереди.

Отработанные литий-ионные аккумуляторы относятся ко II классу опасности; код ФККО для неповреждённых аккумуляторов — 4 82 201 31 53 2. Захоронение в составе ТКО запрещено, сбор, транспортирование и обработка лицензируются; для юридических лиц предусмотрена передача федеральному оператору. При переработке извлекают кобальт, никель, медь, алюминий и соли лития.

Практика и мнения экспертов

«История литий-ионных батарей: от лабораторных курьёзов до тихой революции в наших руках» (пресс-служба компании «Бастион»)
«Скрытая угроза в вашем кармане: почему литий-ионные аккумуляторы могут быть опасны» (Типичный электрик)
«Литий-ионные системы в ЦОД: преимущества и перспективы» («Абсолютные Решения»)
«Системы накопления электрической энергии на основе литий-железо-фосфатных аккумуляторов для электроснабжения инфраструктуры зарядных станций» (Advanced Energy)
«Литий-ионные аккумуляторы: почему это важно для ИБП?» (Schneider Electric)
«Самые безопасные батарейки для аварийного освещения» (компания «Азбука Света»)
«Решить проблему доступности лития можно за счёт его извлечения из океана и подземных солёных озёр» (Ассоциация «Глобальная энергия»)
«Натрий вместо лития: что даст эта замена?» (Николай Пуделякин, «Электротехнический рынок» № 2 (128) 2026)

Нормативная база

Металл и соединения:

ГОСТ 8774-75. Литий. Технические условия
ГОСТ 8595-83. Лития гидроокись техническая. Технические условия
ГОСТ 21150-2017. Смазка Литол-24. Технические условия
ГОСТ 6267-74. Смазка ЦИАТИМ-201. Технические условия
ГОСТ Р 71072-2023. Элементы кристаллические из ниобата лития и танталата лития. Условные обозначения срезов

Первичные элементы:

ГОСТ Р МЭК 60086-1-2019. Батареи первичные. Часть 1. Общие требования
ГОСТ Р МЭК 60086-2-2025. Батареи первичные. Часть 2. Физические и электрические характеристики
ГОСТ Р МЭК 60086-4-2021. Батареи первичные. Часть 4. Безопасность литиевых батарей
ГОСТ 9294-83. Элементы и батареи первичные. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение

Литиевые аккумуляторы:

ГОСТ Р МЭК 61960-3-2019. Литиевые аккумуляторы и батареи для портативных применений. Часть 3. Призматические и цилиндрические
ГОСТ Р МЭК 61960-4-2020. Дисковые литий-ионные аккумуляторы и батареи
ГОСТ Р МЭК 62133-1-2019 и ГОСТ Р МЭК 62133-2-2019. Требования безопасности портативных герметичных аккумуляторов
ГОСТ Р МЭК 62619-2023. Требования безопасности для литиевых аккумуляторов промышленных применений
ПНСТ 214-2017. Аккумуляторы литий-ионные железо-фосфатные. Технические требования и методы испытаний
ГОСТ Р МЭК 63056-2024. Литиевые аккумуляторы и батареи для систем накопления электрической энергии
ГОСТ Р МЭК 62485-6-2024. Требования безопасности. Часть 6. Тяговые литий-ионные батареи
ГОСТ Р МЭК 62660-1-2020. Аккумуляторы литий-ионные для электрических дорожных транспортных средств. Часть 1
ГОСТ Р МЭК 63118-1-2025. Литий-ионные батареи 12 В для запуска двигателя, освещения и зажигания (SLI)
ГОСТ Р МЭК 63370-2024. Системы зарядки литий-ионных батарей. Требования безопасности
ГОСТ Р МЭК 62281-2020. Первичные и вторичные литиевые элементы и батареи. Безопасность при транспортировании

Для справки

Справочник носит ознакомительный характер. Предельные напряжения заряда, токи и температурные диапазоны конкретных ячеек и сборок берут из документации изготовителя: разброс между партиями и сериями одной химии достигает десятков процентов. Работы с металлическим литием и щелочами относятся к работам повышенной опасности и выполняются по действующим инструкциям предприятия.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

❓ Какой металл самый лёгкий?

Литий. Его плотность 0,534 г/см³ — вдвое меньше плотности воды, поэтому кусок лития в воде плавает (и одновременно реагирует с ней). Из конструкционных металлов ближайший — магний с 1,74 г/см³, то есть втрое тяжелее. Расплатой за лёгкость служит мягкость: твёрдость лития 0,6 по Моосу, модуль упругости 4,9 ГПа, металл режется ножом.

❓ Как правильно заряжать литий-ионный аккумулятор?

По схеме CC/CV: сначала стабилизированным током, затем при постоянном напряжении до падения тока до 3–5 % от номинальной ёмкости. Предельное напряжение — 4,20 В на ячейку с допуском ±50 мВ для химий LCO/NMC/NCA и 3,65 В для LiFePO₄. После окончания заряда ток снимают: держать ячейку на «плавающем» заряде нельзя — это ведёт к осаждению металлического лития на аноде. Разряд ограничивают напряжением 2,5–3,0 В на ячейку (для LFP — 2,5 В), глубже уходить не следует. Заряжать при температуре ниже 0 °C запрещено: литий не успевает внедриться в графит и оседает металлом, безвозвратно снижая ёмкость. Для хранения оптимален уровень заряда 40–50 %.

❓ Каким током заряжать аккумулятор 18650?

Штатный диапазон — 0,5–1C, то есть для ячейки ёмкостью 3000 мА·ч это 1,5–3,0 А. Производители рекомендуют не превышать 0,8C, если важен ресурс: заряд меньшим током заметно замедляет деградацию. Быстрый заряд токами выше 1C допускают только силовые ячейки (обозначения INR и IMR), у которых это прямо указано в паспорте; ячейки ICR рассчитаны примерно на 1C и от форсированного заряда быстро теряют ёмкость.

❓ Что такое LiFePO4 и чем он отличается от обычного литий-ионного?

LiFePO₄ (LFP, литий-железо-фосфатный) — это разновидность литий-ионного аккумулятора, отличающаяся катодным материалом. Номинальное напряжение 3,2 В вместо 3,6–3,7 В, заряд до 3,65 В, удельная энергия 90–120 Вт·ч/кг против 150–220 Вт·ч/кг у NMC. Взамен LFP даёт от 2000 циклов и начинает тепловой разгон при 270 °C вместо 210 °C, а в его составе нет кобальта. Для стационарных применений, где масса не критична, это делает LFP предпочтительным — см. справочники «Аккумуляторы для ИБП (АКБ): типы AGM, GEL и Li, ёмкость и выбор» и «Аккумуляторы для солнечных батарей: гелевые, AGM и LiFePO4».

❓ Литий-ионный или литий-полимерный аккумулятор — что лучше?

Это не два разных типа химии, а две конструкции. «Литий-полимерный» означает загущённый полимером электролит и мягкий корпус-пакет (pouch); катод у него тот же — обычно LCO или NMC, напряжение те же 3,7 В номинала и 4,2 В заряда. Li-pol легче при равной ёмкости и делается любой формы, но лишён жёсткого корпуса и предохранительного клапана, поэтому при деградации вздувается. Цилиндрическая ячейка типоразмера 18650 литий-полимерной быть не может: надпись «Li-pol» на ней — ошибка маркировки.

❓ Чем батарейки CR2032, CR2025 и CR2016 отличаются друг от друга?

Только толщиной, а значит — ёмкостью. Все три имеют диаметр 20 мм и напряжение 3 В, а последние две цифры кода задают высоту в десятых долях миллиметра: CR2016 — 1,6 мм и около 90 мА·ч, CR2025 — 2,5 мм и 160 мА·ч, CR2032 — 3,2 мм и 225 мА·ч. Более тонкий элемент в держатель под CR2032 обычно встаёт, но проработает вдвое меньше и может терять контакт; обратная замена часто не проходит по высоте отсека. Буквы кода означают систему и форму: C — литий-диоксидмарганцевая, R — круглая.

Пожаловаться