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2.6 Gebrauchslage
Abhängig von der mechanischen Bauweise und
System eigenschaften hängt die verfügbare Kapazität in
gewissem Grade von der Gebrauchslage ab. Der Effekt
wird dadurch hervorgerufen, daß der Elektrolyt den
leeren, an der Entladung nicht beteiligten Raum in der
Zelle ausfüllt, wenn die Gebrauchslage von der Vorzug-
srichtung abweicht. Dem wirkt allerdings der Kapillaref-
fekt der Poren von Kathode und Separator entgegen.
Im Ergebnis ist die Orientierungsabhängigkeit bei dün-
neren Kathoden kleiner als bei dicken und nicht einmal
bemerkbar, wenn der Entladestrom sehr klein ist oder
die Batterien während der Entladung bewegt werden.
Die Abhängigkeit der verfügbaren Kapazität von der
Gebrauchslage kann allgemein wie folgt zusammenge-
faßt werden:
• Im Bereich des Nennstromes ist die verfügbare
Kapazität praktisch unbeeinflußt davon, ob die Batterien
aufrecht oder liegend entladen werden.
• Bei kleinem Entladestrom oder bei seltenen Pulsen
mit hohem Strom ist die Kapazität bei horizontaler
Gebrauchslage praktisch gleich wie bei aufrechter.
• Bei hohem Strom ist die verfügbare Kapazität der
kleinen Zellen und der Flachzellen (AA, ⅔AA, ½AA, D,
D, BEL) praktisch unabhängig von der Gebrauchs-
lage.
• Bei hohem Strom ist die verfügbare Kapazität der
großen Zellen (C, D, DD) geringer, wenn sie über Kopf
entladen werden. Diese Gebrauchslage sollte daher
wenn möglich vermieden werden.
• Mit der Einführung der Version iXtra hat sich das
Verhalten hinsichtlich der Orientierungsabhängigkeit ver-
bessert.
• Die verfügbare Kapazität aller Zellen ist von der
Gebrauchslage unabhängig, wenn sie während der Ent-
ladung gelegentlich bewegt werden.
2.7 Temperaturabhängigkeit
Der Nennbereich der Betriebstemperatur reicht für die
meisten Baureihen der Tadiran Lithium Batterien von
–40 °C bis +85 °C. Beim Überschreiten dieses Tem-
peraturbereiches nach oben kann es zu einer leichten
Ausbeulung kommen; ein typischer Wert ist 1 mm
Ausdehnung in Längsrichtung bei 100 °C. Die Baureihe
SL-500 ist so ausgelegt, daß sie Temperaturen bis +130
°C aushält. Bei den tiefen Temperaturen ist eine Ausdeh-
nung des Temperaturbereiches bis –55 °C oder sogar
noch tiefer möglich. Allerdings deckt eine Lagerung bis
–55 °C und ein Betrieb bis –40 °C praktisch alle Anwend-
ungen ab. Der Gefrierpunkt von Thionylchlorid bei –105
°C kann hier als Untergrenze betrachtet werden.
Ganz allgemein hat die Temperatur einen Einfluß auf die
Beweglichkeit der Ionen im Elektrolyt und auf die Mor-
phologie des Schutzfilms. Dadurch nimmt die Strombe-
lastbarkeit mit steigender Temperatur zu. Aber dieser
Effekt wird zu einem gewissen Grad durch stärkere Pas-
sivierung während der Lagerung und höhere Selbstent-
ladung im Betrieb kompensiert.
Abbildung 2-11 zeigt die Stromabhängigkeit der ver-
fügbaren Kapazität von Batterien der Type SL-360. Die
Nennkapazität von 2,4 Ah ist durch einen schwarzen
Punkt markiert. Man erhält sie bei Raumtemperatur
mit dem Nennstrom, der einer 1000-stündigen Entla-
dung entspricht. Die Abbildung zeigt den Bereich von
Kapazitätswerten der sich bei der Entladung bis zu einer
Endspannung von 2,0 Volt ergibt. Fünf Kurven werden
in der Abbildung wiedergegeben und zwar für fünf ver-
schiedene Temperaturen.
Bei jeder Temperatur liegt das Maximum der Kurve in
einem mittleren Bereich.
Der linke Bereich der Kurven ist kleinen Strömen
zugeordnet. In diesem Bereich führen Verluste durch
Selbstentladung dazu, daß die verfügbare Kapazität
nicht das Maximum erreicht. Bei tiefen Temperaturen
ist die Selbstentladung kleiner als bei hohen. Deshalb
liegen in diesem Bereich die Kurven, die höheren Tem-
peraturen zugeordnet sind, unter den Kurven für nied-
rige Temperaturen.
Der rechte Bereich der Kurven ist hohen Strömen
zugeordnet. In diesem Bereich hat auch die Beweg-
lichkeit der Ladungsträger einen Einfluß auf die ver-
fügbare Kapazität. Bei hohen Temperaturen ist die
Beweglichkeit der Ladungsträger höher als bei tiefen.
Deshalb liegen in diesem Bereich die Kurven für die
tiefen Temperaturen unten. Andererseits nimmt aber mit
weiter steigender Temperatur auch die Selbstentladung
zu. Deshalb liegen die rechten Enden der Kurven für
55 °C und 72 °C wiederum tiefer als das rechte Ende der
Kurve für 25 °C.
Obwohl die vorangehende Diskussion einige der eher
grundlegenden Eigenarten des Lithium/Thionylchlorid-
Systems erklären mag, macht sie doch nicht not-
wendigerweise die außergewöhnlich leistungsstarken
Merkmale dieser Batterien im Langzeitbetrieb bei
hohen Temperaturen deutlich. Was in dieser Hinsicht
möglich ist, zeigt die Abbildung 2-12 anhand einer
Entladung von zehn Batterien der Type SL-550 (½AA)
Zeit /Stunden
Spannung /V
0,1
10
1
10
2
10
3
10
4
10
5
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
Langzeitentladung bei 150 °C
Abbildung 2-12
Langzeitentladung von
Zellen der Baugröße ½AA,
Type SL-550 bei +150 °C
über mehr als 5 Jahre an
kontinuierlicher Last von
560 kΩ entsprechend
6 μA.
Tadiran Batteries
Technische Broschüre
Abbildung 2-11
Stromabhängigkeit der
verfügbaren Kapazität für
fünf verschiedene Tem-
peraturen.
Baugröße AA,
Type SL-360
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
1010,10,01 100 1000
5
4
3
2
1
1: 72 °C
2: 55 °C
3: 25 °C
4: 0 °C
5: –30 °C
Verfügbare Kapazität
Kapazität bis 2 Volt /Ah
Strom /mA