La Cellula al Litio-Tionile Cloruro
Le celle primarie a base di litio, note come batterie al litio-metallo, sono batterie non ricaricabili con litio metallico come anodo. Questi tipi di batterie vantano il più basso tasso di autoscarica, garantendo così la più lunga durata di conservazione disponibile, fino a 10 anni, e possono operare in temperature fino a 70 gradi Celsius.
Tipi Comuni di Batterie al Litio
Le celle più comuni includono:
- Cellula al Litio-Manganese Diossido: Utilizza lamina di litio come anodo e diossido di manganese come catodo, con una tensione totale della cella di 3 volt.
- Cellula al Litio Ferro Disolfuro: Batterie cilindriche al litio ferro disolfuro (LiFeS2) con litio per l’anodo, disolfuro di ferro per il catodo e un sale di litio in una miscela di solventi organici come elettrolita.
- Cellula al
Litio-Tionile Cloruro: Questa cella presenta la più alta densità energetica tra tutte le celle a litio e ha una durata di servizio di 15-20 anni. - Cellula al Litio-Aria: Simile alle celle a zinco-aria, possiede una densità energetica teorica molto elevata. L’anodo è una lamina di litio metallico premuta in un collettore di corrente in maglia di nickel.
La Cellula al Litio-Tionile Cloruro
La cellula al Litio-Tionile Cloruro (Li-SoCl2) è una batteria primaria di tipo umido. In questo caso, l’elettrolita basato sul cloruro di tionile solfonato funge da elettrodo positivo. Il cloruro di tionile, chimico molto corrosivo e tossico, serve non solo come solvente dell’elettrolita, ma anche come materiale del catodo. L’elettrolita è tipicamente tetracloroaluminato di litio. La reazione di scarica complessiva è la seguente: 4 Li + 2 SOCl2 → 4 LiCl + 1⁄8 S8 + SO2.
Vantaggi e Svantaggi
Queste batterie non ricaricabili presentano numerosi vantaggi rispetto ad altre forme di batterie al litio, come alta densità energetica, ampio intervallo di temperatura operativa e lunga durata di conservazione e operativa. Tuttavia, il loro alto costo, la non ricaricabilità e le preoccupazioni sulla sicurezza hanno limitato il loro uso. Il contenuto delle batterie è altamente tossico e rich
iede procedure speciali di smaltimento.
Distinzione tra Batterie Primarie e Secondarie
È importante distinguere le batterie primarie al litio, come la cella al Litio-Tionile Cloruro, dalle batterie secondarie al litio-ion o litio-polimero, che sono ricaricabili. Le batterie al litio-ion non contengono litio metallico. Le batterie primarie al litio sono utilizzate per applicazioni in cui è richiesta una lunga durata di conservazione e una resistenza a temperature estreme.
Reazioni Chimiche e Composizione
Nella cella al Litio-Manganese Diossido, la reazione chimica complessiva è: Li(s) + MnIVO2(s) ⇌ MnIIIO2(Li+) [E° = +3.19 V]. Invece, nella cella al Litio-Tionile Cloruro, la reazione di scarica è caratterizzata dalla formazione di LiCl, zolfo e diossido di zolfo, sottolineando la sua unicità tra i tipi di batterie al litio.
Conclusione
Le batterie al litio-metallo, in particolare la cella al Litio-Tionile Cloruro, rappresentano una tecnologia chiave per applicazioni che richiedono alta densità energetica e lunga durata. Nonostante i loro vantaggi, è fondamentale considerare le precauzioni di sicurezza e le procedure di smaltimento a causa della natura tossica e corrosiva dei loro componenti.
