Pile lithium - Petits rappels

Les piles lithium sont des piles, dont le couple électrochimique est basé sur le lithium. Leur anode en lithium leur confère une tension double des piles salines et des piles alcalines (3 V contre 1,5 V). Elles sont utilisées dans les appareils électroniques portables de consommation courante et très répandues dans l'industrie. Parmi les différents couples basés sur le lithium, le plus courant est le couple lithium Manganèse (li-MnO2) utilisé dans les piles "boutons" et "photos" largement disponible pour le grand public, le couple Lithium Chlorure de Thionyl (Li-SOCl2) étant réservé aux usages professionnel. Il faut noter qu'à part les piles "boutons" et "photos" (format spécifique), on ne trouve pas, dans la distribution pour le grand public, les formats classiques (A AA C ..) qui existent pour l'industrie. Le but de cela étant d'éviter les problèmes de non compatibilité de tension sur des formats classiques en pile alcalines (tension 1.5V).



Le terme « pile lithium » désigne en fait une famille de différents systèmes chimiques, comprenant notamment de nombreux types de cathodes et d'électrolytes.


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 :

2 SOCl2 + 4 e- => 4 Cl- + SO2 + S

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

Soit une équation globale :

2 SOCl2 + 4 Li => 4 Li+ + 4 Cl- + SO2 + S

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

À noter que comme toutes les piles, les piles au lithium ne sont pas rechargeables, seuls les accumulateurs électriques (accu) le sont.


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

Applications

1. 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, de cathode qui reçoit les électrons du circuit extérieur. Cependant, les piles au chlorure de lithium-thionyle ne sont généralement 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.
2. Domestique - Le type de cellule de piles au lithium le plus couramment 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.