Piles et batteries au lithium. Composition des batteries au lithium

Les piles ou batteries dont le principal constituant est le lithium ont pour caractéristique d'être très légères, le lithium étant le métal le moins dense découvert à ce jour. Pour vous donner une idée, ce métal blanc argenté flotte dans l'eau, car il est deux fois plus dense qu'il ne l'est. Cela est dû au fait que le lithium n'a que trois protons et trois neutrons.

Il existe deux principaux types de batteries au lithium, dont l'une est appelée batterie lithium-iode. Il a été principalement développé pour être utilisé dans stimulateurs cardiaques, puisqu'il est très léger, sûr (ne dégage pas de gaz, car il est hermétiquement fermé), il a une bonne durabilité (environ 8 à 10 ans), fournit une tension de 2,8 V et une densité de charge élevée (0,8 Wh/cm³).

Les électrodes sont formées de lithium et d'un complexe d'iode, qui sont séparés par une couche cristalline d'iodure de lithium qui permet le passage du courant électrique. O lithium métallique fonctionne comme le anode de cette cellule, c'est-à-dire que c'est le pôle négatif qui s'oxyde en perdant des électrons. déjà le

cathode, le pôle positif qui réduit, recevant des électrons, est le complexe d'iode.

Voir les semi-réactions qui se produisent dans les électrodes et l'équation qui représente la réaction globale de ce type de cellule :

Demi-réaction d'anode: 2 Li_(s) →2 je lis⁺_(s) + 2e^-

Semi-réaction cathodique: 1 I_2(s) + 2e^-→2 je^-_(s)

Réaction globale: 2 Li_(s) + 1 je_2(s) →2 LiI_(s)

Les batteries lithium-iode ont la forme de très petites pièces de monnaie, comme le montre la figure ci-dessous :

L'autre type de cellule ou de batterie est le lithium-ion. Il prend ce nom précisément parce que son fonctionnement est basé sur le mouvement des ions lithium (Li⁺). Il est actuellement largement utilisé dans piles de téléphone portable et son potentiel varie entre 3,0 et 3,5 V.

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L'anode et la cathode sont formées d'atomes disposés dans des plans comme des feuilles avec des espaces où les ions lithium sont insérés. O anode est formé de graphite avec du cuivre métallique et les ions sont intercalés dans les plans de structures carbonées hexagonales, formant la substance suivante: lis_ouiÇ_6­.déjà le cathode est formé par des ions lithium intercalés dans un oxyde à structure lamellaire (lis_XRoucouler₂).

Ainsi, nous avons que les ions lithium quittent l'anode et migrent à travers un solvant non aqueux vers la cathode.

Demi-réaction d'anode: Li_ouiÇ_6(s) → y Li + Ç₆+y-
Semi-réaction cathodique: Li_XRoucouler_2(s) + oui lis⁺_(s) + oui et^- → je lis_x+yRoucouler_2(s)
Réaction globale: Li_ouiÇ_6(s) + lire_XRoucouler₂ → Ç_6(s) +lis_x+yRoucouler_2(s) 

Ces batteries sont rechargeables, utilisant simplement un courant électrique externe qui provoque la migration des ions lithium en sens inverse, c'est-à-dire de l'oxyde vers le graphite.

Par Jennifer Fogaça
Diplômé en Chimie

Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. « Batteries et batteries au lithium »; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilhas-baterias-litio.htm. Consulté le 28 juin 2021.