mercredi 24 novembre 2010

Piles lithium et piles alcalines : test produit

Les piles lithium présentent, au premier abord, 2 propriétés étonnantes : la masse et le prix ! En effet, chaque pile au lithium coûte environ 3 euros pour une masse beaucoup plus réduite de seulement 15 grammes soit 42% inférieure à une pile alcaline de même format. La pile lithium présente le même format que la pile alcaline LR06 mais avec une masse réduite, une capacité supérieure et un prix plus élevé.

Conditions du test :
On a testé 2 piles lithium format LR06 Energizer et une pile alcaline de même format de marque CORA. Alors qu'on croit, moi le premier, que les piles lithium sont chères, on est tombé par chance sur une promotion : le lot de 8 piles lithium Energizer pour 19.81 Euros "seulement" soit un peu plus de 2 Euros la pile ( la photo d'un blister de pile ci-dessous). Remarque au passage : la date limite d'utilisation est en 2021 ce qui laisse encore 14 années pour utiliser le pack de pile ce qui est largement suffisant et un avantage du lithium. 

 


Voici le détail du test :On a simulé le fonctionnement de notre appareil photo numérique Kodak (voir photo ci-dessous) à l'aide d'une résistance de 5,4 ohms.

 
Le courant absorbé ( sous U = 1,5V ) est donc I = 0,28 A. Une pile lithium et une pile alcaline ont été testées avec cette charge. On a également simulé de fonctionnement de 2 appareils numériques à l'aide de 2 résistances de 5,4 ohms placées en parallèle. Le courant absorbé est donc le double du précédent soit 0,56 A. Seule une pile lithium a été testée avec cette charge. On décrit ci-après les raisons qui nous ont poussé à faire ce teste.


 Voici les résultats de notre test qui sont conformes à nos attentes :



Test des piles débitant sur un seul appareil KODAK :
La tension aux bornes de la pile lithium atteint le seuil fatidique de 1,4 V au bout de 5h32 minutes. Ce qui est largement suffisant pour envisager le fonctionnement de l'appareil ( qui nécessite 2 piles ) pendant l'ascension et la descente de la nacelle. Le seuil 1,2 V ( incompatible avec les caractéristiques de notre appareil ) est atteint pour une durée presque deux fois supérieure : 10h39min. Pour information, la pile alcaline standard aborde ce seuil au bout de seulement 5h26min.

Maintenant, on souhaite embarquer deux appareils photo numérique avec nous. Pour des questions de masse, nous n'allons pas dédoubler l'alimention. On effectue donc un test pour savoir si une pile est capable d'alimenter deux appareils.

Test de la pile débitant sur deux appareils KODAK :
On étudie la courbe rose : la tension fatidique de 1,4V est atteinte au bout de seulement 50 minutes. Insuffisant donc ! Par contre, la tension 1,2V est atteinte au bout de 5h26minutes. Cette durée est compatible avec la durée du vol mais la tension reste trop faible. Les conclusions restent les mêmes avec une tension de 1V par élément qui nous procurent 5h56 minutes d'autonomie. Comment conciler ces paramètres avec nos exigences décrite ci-dessus ?

Solution :
On va placer 5 piles en série soit une tension de 7,5V à vide. Cette tension est évidemment trop importante pour alimenter nos appareils. Utilisons alors un régulateur de tension réglé sur 3V : tension nominale d'alimentation de nos appareils. Lorsque les accumulateurs atteindront une tension de 1V aux bout de 5h56min, la tension totale sera de 5V.

Cette tension est encore suffisante pour faire fonctionner le régulateur ( en général, il faut une tension d'entrée supérieure de 2 V pour faire fonctionner le régulateur ). Le problème d'alimentation des appareils est donc résolu. A croire que les piles lithium ont été conçues pour répondre à nos demandes en termes d'énergie portative au lithium.

mercredi 27 octobre 2010

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.

jeudi 30 septembre 2010

Pile lithium : une vidéo publicitaire amusante

C'est une bien belle vidéo de Energizer que je viens de vous trouver sur le net. C'est un pub pour la pile Energizer ultimate lithium, la plus puissante des piles lithium à 1,5V.
A regarder sans modération, la pile lithium est assez bien mise en avant je trouve.