Pile au lithium

Les piles au lithium sont des piles dont l'anode est en lithium ou en composé de lithium. Selon leur conception et des matériaux utilisés, leur tension délivrée fluctue de 1,5 à 3,7V, soit plus du double de celle délivrée par les piles salines et alcalines.



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Pile - Composant électrique - Électrotechnique

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  • Un tel dispositif a été utilisé dans des 15 piles au lithium qui utilisent un dépolarisant liquide tel que du dioxyde de soufre ou du chlorure de thionyle..... acier inoxydable et dans une pile au lithium est reliée à l'anode de lithium.... (source : )
Pile au lithium (li-Mn02) CR2032 (3 V)
Piles au lithium à différents formats standards

Les piles au lithium sont des piles dont l'anode est en lithium ou en composé de lithium. Selon leur conception et des matériaux utilisés, leur tension délivrée fluctue de 1, 5 à 3, 7V, soit plus du double de celle délivrée par les piles salines et alcalines. Elles sont utilisées dans les appareils électroniques, les appareils photos portables de consommation courante et particulièrement répandues dans l'industrie.

Le couple le plus fréquemment utilisés est le couple lithium-manganèse (Li-MnO2) utilisé dans les piles boutons et photos beaucoup disponible pour le grand public, le couple lithium-chlorure de thionyl (Li-SOCl2) étant réservé aux usages professionnel. À part les piles boutons et photos (format spécifique), on trouve aussi, dans la distribution pour le grand public, les formats classiques (A, AA, C... ). Les piles au lithium ont alors une durée de vie bien plus importante que les piles alcalines.

Le terme «pile au lithium» sert à désigner en fait une famille de différents dispositifs chimiques, comprenant surtout de nombreux types de cathodes et d'électrolytes.

Principe

Pour les piles basées sur le couple Lithium-Chlorure de thionyl :

À l'anode, le lithium (Li) s'oxyde en ions lithium (Li+)  :

Li = Li + + e

À la cathode, c'est une réduction faisant intervenir le chlorure de thionyle (SOCl2) qui se produit :

2SOCl2 + 4e − = 4Cl + SO2 + S

Les électrons libérés d'un côté et consommés de l'autre circulent pour donner un courant électrique.

Soit une équation globale : 2 SOCl_2 + 4 Li \Rightarrow 4 Liˆ+ + 4Clˆ- + SO_2 + S

La pile s'arrête par conséquent de fonctionner quand le lithium est entièrement consommé, ou que le réactif de cathode (ici, chlorure de thionyle) est entièrement consommé.

Comme l'ensemble des piles, les piles au lithium ne sont pas rechargeables, seuls les accumulateurs électriques le sont .

Pile CR2016 (lithium Manganèse) démontée. De gauche à droite :
Côté anode (à l'envers), recouvert de lithium.
Séparateur, fine couche de matériau poreux imbibé d'électrolyte : du sel de lithium dans un solvant organique.
Plaquette de dioxyde de manganèse (MnO2).
Côté cathode, avec collecteur de courant (en carbone) sur son dessous et un joint sur le bord interne, endommagé par l'ouverture.

Avantages et inconvénients

Ces piles sont bien adaptées aux applications nécessitant un courant plutôt faible où une longue durée de vie est indispensable, tels que les dispositifs d'alarme sans fil par exemple.

Applications

Industrie

Les piles au chlorure de lithium-thionyle ont une densité énergétique importante. Dans celles-ci, un mélange liquide de chlorure de thionyle et de tétrachloroaluminate de lithium jouent respectivement les rôles de la cathode et de l'électrolyte. Un matériel poreux en carbone sert d'électrode positive (la cathode) et reçoit les électrons du circuit extérieur. Cependant, les piles au chlorure de lithium-thionyle ne sont le plus souvent pas vendues aux consommateurs, par contre elles sont utilisées dans les milieux commerciaux et industriels, ou installées dans des appareils pour lesquels le changement de piles n'est pas effectué par le consommateur lui-même.

Domestique

Le type de cellule de piles au lithium le plus fréquemment utilisé pour la vente aux particuliers utilise du lithium métallique comme anode et , du dioxyde de manganèse comme cathode, avec un sel de lithium dissous dans un solvant organique.

Sécurité et législation

Ces piles suivent fréquemment la norme UL1642 qui décrit les essais à passer (chaud, chocs, charge, décharge sur court circuit, etc. ).

Ces piles sont soumise à des restrictions quant au transport, restriction devenues plus sévères depuis janvier 2009. Des catégories basées sur la quantité de lithium primaire contenue interdisent le transport par certains moyens (avions par exemple) ou exigent des marquages spécifiques.

À voir

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