Les batteries au lithium-chlorure de thionyle sont l’un des types de batteries les plus récents arrivés sur le marché ces dernières années. Piles au lithium-chlorure de thionyle offrent de nombreux avantages par rapport aux batteries lithium-ion et lithium polymère traditionnelles, mais elles présentent également certains inconvénients.
Dans cet article, nous discuterons de ce que vous devez savoir sur les batteries au chlorure de lithium-thionyle afin que vous puissiez prendre une décision éclairée quant à savoir si elles conviennent ou non à votre application.
Qu'est-ce qu'une batterie au lithium-chlorure de thionyle ?
Les batteries au lithium-chlorure de thionyle sont un type de batterie humide. Ils possèdent un électrolyte alcalin et un chlorure de thionyle sulfoné comme électrode négative. En comparaison avec piles sèchesIls offrent un rendement accru et une capacité de débit élevée. L'électrolyte est généralement un acide sulfurique dilué contenant de l'hydroxyde de potassium comme activateur.
En laboratoire, les batteries lithium-chlorure de thionyle sont utilisées pour tester et étalonner des équipements tels que les cellules électrochimiques et les potentiostats. Elles peuvent également servir à alimenter de petits instruments, comme des minuteries et des générateurs de signaux, qui nécessitent de très faibles courants.
Quelles sont les utilisations courantes de la batterie au chlorure de lithium-thionyle ?
Industrie aérospatiale
Les batteries lithium-chlorure de thionyle sont principalement utilisées dans l'industrie aérospatiale, notamment en raison de leur longue durée de vie.
Industrie automobile
Les batteries lithium-chlorure de thionyle sont utilisées dans les voitures électriques en raison de leurs hautes performances et de leur longue durée de vie. Elles servent également à alimenter des instruments de télédétection tels que les sismomètres, les transducteurs sous-marins, les systèmes de radiotélémétrie, etc. Le Li-SOCl₂ est également présent dans les altimètres d'avion, qui mesurent la différence de pression atmosphérique entre le nez et la queue de l'avion.
Industrie médicale
Les batteries lithium-chlorure de thionyle présentent une tension très élevée, ce qui permet leur utilisation dans des équipements médicaux tels que les stimulateurs cardiaques, les défibrillateurs, etc. Elles sont également utilisées dans les alarmes de sécurité, car elles s'intègrent facilement dans de petits objets comme des caméras ou des interrupteurs, qui consomment très peu d'énergie. De plus, elles sont également utilisées dans les caméras en raison de leur faible encombrement et de leur faible poids.
Avantages de la batterie au lithium-chlorure de thionyle
Ils sont disponibles dans de nombreuses tailles et modèles
Les batteries lithium-chlorure de thionyle sont disponibles dans une multitude de tailles et de modèles. Quelle que soit la variation requise par votre application, leurs propriétés essentielles : haute tension, densité énergétique et longue durée de vie restent constantes.
La construction de type « Bobine » s'est imposée comme une méthode extrêmement populaire pour loger ces cellules en raison de ses caractéristiques de sécurité ainsi que d'une durée de vie très utile qui leur permet de fournir des courants jusqu'à 2 ampères.
Ils ont une durée de vie plus longue que le nickel métallique
Oui, les batteries au lithium-chlorure de thionyle ont une durée de vie plus longue que celles au nickel métal. De plus, leur production est moins coûteuse. Elles constituent donc un choix judicieux pour ceux qui souhaitent réduire leurs dépenses en batteries. Les batteries au lithium-chlorure de thionyle sont également recyclables grâce à leur compatibilité avec une large gamme de matériaux.
100% recyclable et respectueux de l'environnement
Les batteries lithium-chlorure de thionyle sont recyclables et respectueuses de l'environnement. Elles peuvent être recyclées pour créer de nouvelles batteries. La meilleure façon de recycler les batteries lithium-chlorure de thionyle est de faire appel à des entreprises spécialisées dans le recyclage des cellules lithium-ion, car elles disposent de la technologie et de l'équipement nécessaires, ainsi que d'un personnel qualifié.
Ils maintiennent leurs performances lors des fluctuations de température
Une étude menée par le département de chimie et de biochimie de l'Université du nord du Texas à Denton a révélé que les cellules de batterie Li-SOCl2 avec une densité cellulaire plus élevée étaient capables de résister à de grands changements de température sans baisse significative des performances.
L'Université d'Oxford a mené une expérience qui n'a révélé aucune différence détectable dans la capacité atteinte par les cellules de batterie, même après avoir été soumises à des fluctuations de 40°C.
Les batteries au lithium-chlorure de thionyle sont également capables de fonctionner correctement dans de nombreuses autres conditions environnementales, notamment à haute altitude, à basse pression atmosphérique et à humidité extrême.
Moins toxique que le nickel métallique lorsqu'il est éliminé
Lorsqu'elles sont utilisées par réaction chimique, les batteries nickel-métal libèrent de l'hydrogène gazeux, tandis que les batteries au lithium libèrent de l'acide, beaucoup moins nocif. De plus, les batteries au lithium-chlorure de thionyle sont moins toxiques à la mise au rebut, car elles ne sont pas sujettes à la combustion.
Ils ne se corrodent pas et fonctionnent même après avoir été en contact avec de l'eau pendant une courte période.
Les batteries au lithium-chlorure de thionyle ne sont pas corrodées par l'eau sur une courte période. En effet, elles possèdent deux principaux types d'isolants qui agissent ensemble pour prévenir la corrosion.
Le premier type est connu sous le nom d'oxyde de polypropylène, qui empêche la corrosion ou la contamination d'entrer en contact avec les électrodes de la batterie.
Le deuxième type est appelé polyfluorure de vinylidène, qui ne permettra pas à l'humidité de s'accumuler à l'extérieur de la batterie après qu'elle soit entrée en contact avec de l'eau pendant une courte période.
Il peut être fabriqué avec une variété de matériaux différents, tels que le carbone et le soufre
Les batteries lithium-chlorure de thionyle peuvent être fabriquées différemment avec divers matériaux. Par exemple, les électrodes d'une batterie sont souvent à base de carbone ou de soufre. Certains matériaux peuvent modifier les propriétés d'une batterie pour l'adapter à son application.
Ils offrent une densité énergétique élevée par volume.
Les batteries lithium-ion (LIB) telles que les batteries au chlorure de lithium-thionyle (LiSOCON, LiSOCl2) fournissent des densités énergétiques élevées par volume et par poids.
Le chlorure de thionyle de lithium est une variante de la batterie lithium-ion qui présente une conductivité intrinsèquement inférieure et une cinétique plus lente que ses homologues en oxyde de cobalt et en oxyde de manganèse de lithium.
Cela signifie que les cellules LiSOCl2 ne présentent pas les mêmes taux d'autodécharge que celles utilisant d'autres chimies. Le principal avantage de ce problème réside dans des cycles moins fréquents pour les budgets d'énergie pris en charge au niveau du système, une durée de vie accrue des cellules et une dépendance réduite aux dispositifs de surveillance externes, tels que les circuits de protection pour contrôler la tension ou les dispositifs de limitation de courant.
Ils ont une perte de charge lente lorsqu'ils ne sont pas utilisés
La chimie du lithium a un taux d’autodécharge plus lent que les autres chimies, ce qui constitue l’un des nombreux avantages en termes de performances offerts par le lithium.
Si votre appareil consomme peu d'énergie au cours d'une semaine moyenne (moins de 251 TP3T sur certains appareils), il durera plus longtemps avec une seule charge complète et nécessitera moins de cycles de charge. Les charges et décharges constantes des batteries électrochimiques traditionnelles entraînent une usure plus rapide, ce que l'on appelle l'« effet mémoire ».
Elles sont peu coûteuses par rapport aux autres batteries de leur taille
Les batteries au lithium-chlorure de thionyle sont peu coûteuses car elles ne nécessitent que l'ajout d'acide sulfurique pour produire un électrolyte, qui peut être stocké séparément dans un récipient.
C'est moins cher que les batteries nickel-cadmium et nickel-hydrure métallique, qui nécessitent généralement un séparateur de batterie coûteux en papier synthétique ou en plastique.
Le faible coût des matériaux permet également aux fabricants de produire plus facilement de grandes quantités de cellules sans se soucier de réduire les coûts salariaux grâce à l’automatisation.
Pour ces raisons, une cellule au chlorure de thionyle de lithium de même taille pourrait offrir deux fois plus de watts-heures à la moitié du prix par rapport aux autres technologies sur une base unitaire.
Inconvénients de la batterie au lithium-chlorure de thionyle
Voici quelques inconvénients des batteries au lithium-chlorure de thionyle :
Ils peuvent fuir lorsqu'ils sont en contact avec l'air ou d'autres fluides environnementaux
Le film d'oxyde cathodique de la batterie plomb-acide est rigide et étanche. Son étanchéité est limitée car il s'agit d'un tampon organique poreux contenant des fluides polaires qui attirent facilement la saleté, la poussière et autres contaminants.
Ainsi, lorsque l'attaque de corrosion provenant d'un fluide environnemental extérieur atteint ce point, elle peut pénétrer à l'intérieur du boîtier de la batterie par diffusion passive ou pénétration électrochimique suivie d'un dépôt sur la plaque négative, provoquant un court-circuit électrique.
Ils pourraient générer de la chaleur qui pourrait enflammer des matières toxiques à proximité de la batterie.
Les batteries lithium-chlorure de thionyle sont utilisées dans des applications industrielles, généralement comme alimentation de secours. Si elles ne s'éteignent pas correctement en fin de vie (les batteries lithium-chlorure de thionyle surchauffent souvent en fin de cycle), elles risquent de générer de la chaleur susceptible d'enflammer des substances toxiques à proximité.
Passivation
L'anode au lithium d'un LiSOCl2 La batterie réagit avec l'électrolyte. Suite à cette réaction chimique, un film protecteur de cristaux de chlorure de lithium se forme sur l'anode de lithium, empêchant ainsi le flux d'ions entre l'anode et la cathode de la batterie. Ce phénomène est appelé passivation de la cellule. La passivation de LiSOCl2 Les batteries garantissent un taux d'autodécharge extrêmement faible pendant le stockage.
Mais cela présente aussi des inconvénients : Retard de tensionLa couche de passivation recouvrant l'anode de la batterie obstrue le passage du courant et provoque ainsi une chute de la tension de fonctionnement. En fonctionnement continu, cette couche s'érode progressivement, ce qui fait remonter la tension de fonctionnement à son niveau normal. Cependant, des problèmes peuvent survenir si une batterie au lithium-chlorure de thionyle est immédiatement soumise à des courants de décharge élevés après une longue période de stockage. Dans ce cas, la tension de fonctionnement pourrait même chuter en dessous de la tension de coupure, ce qui pourrait compromettre l'application. Heureusement, il existe un moyen efficace d'éviter ce problème : de nombreuses batteries au lithium-chlorure de thionyle sont équipées d'une fonction de réveil. Il s'agit d'une condensateur puissant, connectés à la batterie en parallèle pour compenser le retard de tension initial, ils fonctionnent ensemble comme un combinaison batterie et condensateur.
Derniers mots
Les batteries lithium-chlorure de thionyle sont largement utilisées dans les équipements médicaux, l'aérospatiale et d'autres applications. Ces batteries présentent de nombreux avantages, notamment une excellente sécurité, une longue durée de conservation et une utilisation sans danger en présence d'air. Alors, optez pour batteries au lithium-chlorure de thionyle si vous vous attendez à ces fonctionnalités incroyables !
