Batteria al litio

Le batterie al litio sono batterie primarie il cui anodo è in litio o composto di litio.

Non sono ricaricabili, a differenza delle batterie agli ioni di litio .

A seconda del loro design e dei materiali utilizzati, la loro tensione erogata varia da 1,5 a 3,6 V, più del doppio di quella fornita da batterie saline e alcaline . Sono utilizzati in numerosi dispositivi elettronici e ampiamente utilizzati nell'industria . Sono sempre più sostituiti da accumulatori ioni-litio.

La coppia più comunemente utilizzata è la coppia litio-manganese (Li-MnO 2 ), utilizzata nelle batterie a bottone e foto ampiamente disponibili al pubblico in generale, la coppia litio -cloruro di tionile (Li-SOCl 2 ) è riservata ai professionisti. Oltre alle batterie a bottone e foto (formato specifico), troviamo nella distribuzione al grande pubblico anche i classici formati (AA, AAA) con tecnologia al litio-bisolfuro di ferro (Li-FeS 2 ). Le batterie al litio di questo tipo hanno in alcuni casi una durata maggiore rispetto alle batterie alcaline (flash, fotocamere digitali), ma la loro durata è molto più breve di quella delle batterie agli ioni di litio (o NiMH).

Descrizione

Con il termine "  batteria al litio  " si designa infatti una famiglia di diversi sistemi chimici, comprendenti in particolare molti tipi di anodi ed elettroliti .

Principio

Per batterie basate sulla coppia litio-cloruro di tionile:

Allo anodo , litio (Li) ossida al litio ioni (Li + ) secondo l'equazioneLio=Lio++e-{\ displaystyle Li = Li ^ {+} + e-}

al catodo si tratta di una riduzione del cloruro di tionile (SOCl 2 ) che avviene, secondo2SohVSl2+4e-=4VSl-+Soh2+S{\ displaystyle 2SOCl_ {2} + 4e- = 4Cl ^ {-} + SO_ {2} + S}

Gli elettroni rilasciati da un lato e consumati dall'altro circolano per dare una corrente elettrica .

Considera un'equazione globale: 2SohVSl2+4Lio⇒4Lio++4VSl-+Soh2+S{\ displaystyle 2SOCl_ {2} + 4Li \ Rightarrow 4Li ^ {+} + 4Cl ^ {-} + SO_ {2} + S}

La batteria smette di funzionare non appena il litio o il reagente catodico (qui cloruro di tionile) è completamente consumato.

Vantaggi e svantaggi

Il principale svantaggio di tutte le batterie al litio primarie è che forniscono un solo ciclo di scarica. Sono quindi da evitare, come tutte le altre batterie primarie, secondo le raccomandazioni dell'ADEME (documento "Prodotti e rifiuti pericolosi",settembre 2014, disponibile su www.ademe.fr). Inoltre, la loro capacità è bassa (225 mAh per il modello CR2032) e sono relativamente costosi.

Queste batterie sono adatte per applicazioni che richiedono una corrente piuttosto bassa dove è essenziale una lunga durata, come ad esempio i sistemi di allarme wireless.

La batteria al litio ha una buona resistenza alle temperature estreme: “  La batteria al litio - I punti forti: temperature di esercizio che vanno da -40°C a +60°C. Questo argomento non è trascurabile con tempo molto freddo, soprattutto perché le batterie alcaline iniziano a ritirarsi intorno ai -10°C.  "

Applicazioni

Industria

Le batterie al cloruro di litio e tionile hanno una densità di energia elevata. In questi, una miscela liquida di cloruro di tionile e tetracloroalluminato di litio svolgono rispettivamente i ruoli del catodo e dell'elettrolita. Un materiale di carbonio poroso funge da elettrodo positivo (il catodo ) e riceve elettroni dal circuito esterno. Le batterie al litio-cloruro di tionile generalmente non vengono vendute ai consumatori, tuttavia vengono utilizzate in ambienti commerciali e industriali, oppure installate in dispositivi per i quali il cambio batteria non viene effettuato dal consumatore stesso.

addomesticato

Il tipo più comune di cella di batteria al litio utilizzata per l'uso al dettaglio utilizza litio metallico come anodo e biossido di manganese come catodo con un sale di litio disciolto in un solvente organico.

Vantaggi e svantaggi

Sicurezza e legislazione

Le pile a bottone presentano particolari pericoli, in particolare per bambini e animali domestici, a causa delle loro piccole dimensioni e della possibile presenza di mercurio. La loro ingestione può causare gravi avvelenamenti, persino la morte. Pertanto, sono necessarie misure speciali contro l'ingestione di pile a bottone al litio al di sopra di un certo diametro, come imballaggi a prova di bambino e un avvertimento contro l'ingestione sotto forma di segnale sicurezza TENERE FUORI DALLA PORTATA DEI BAMBINI.

Queste batterie sono soggette a restrizioni di trasporto, in particolare in aereo, restrizioni che sono diventate più severe da quando gennaio 2009. A seconda della quantità di litio primario contenuto, le batterie dovranno essere riposte nel bagaglio a mano, coibentate per evitare cortocircuiti, oppure saranno vietate. Infatti, secondo la FAA , se un incendio viene provocato in presenza di una grande quantità di batterie o celle al litio, gli attuali sistemi di estinzione non sono progettati per spegnere le fiamme.

Note e riferimenti

1. [PDF] batteria al litio - pagina 28 , sul sito web uclouvain.be
2. La batteria al litio, l'energia assoluta del trekker! , sul sito skirandonnenordique.com
3. NF EN IEC 60.086-4 (luglio 2019) Batterie elettriche Parte 4: Sicurezza delle batterie al litio , Saint Denis, AFNOR ( leggere online ) , “Capitolo 9: Marcatura ed imballaggio”
4. "  Nord: bambino di due anni muore dopo aver ingoiato la batteria di uno spinner a mano  " , su www.20minutes.fr (consultato il 26 settembre 2018 )
5. FAA - Fire Safety Systems Fire Group - Batterie al litio

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