Poiché il litio si ossida più facilmente degli altri metalli utilizzabili nelle pile, esso rappresenta il materiale anodico per eccellenza: il suo basso peso specifico e la spiccata tendenza a cedere elettroni lo rendono interessante per la costruzione di pile di elevata capacità specifica (3,86 Ah/g, 7,23 Ah/cm3); altri vantaggi sono: una tensione fra i terminali piùche doppia di quella delle pile alcaline e una minore dipendenza dalla temperatura.
I problemi sono dovuti all'alta reattività del litio: sono usati elettroliti solidi organici o liquidi non acquosi e le pile devono essere prodotte, con tecnologie complesse e costose, in "camere secche" (contenuto di umidità sotto al 2%).
Il mercato delle pile al litio è quindi rivolto alle applicazioni più avanzate e all'impiego professionale.
Il litio può essere usato anche con un catodo solido o liquido. Nel primo caso si ottengono elementi di elevata stabilità; nel secondo tensioni più elevate, ma con riduzione della stabilità.
In una tipica pila al litio, il terminale positivo è formato da un cappuccio in acciaio, sotto di esso un sigillo in plastica serve sia a contenere il materiale attivo all'interno dell'elemento che a fornire uno sfiatatoio di sicurezza per prevenire eventuali esplosioni.
Sempre a causa della sua alta reattività,il litio non può essere lavorato sotto forma di polvere come avviene per lo zinco nelle pile alcaline. Per aumentare la superficie dell'elettrodo negativo (anodo) il litio viene lavorato in fogli sottili con i quali vengono formati cilindri concentrici. Analogamente si procede con il biossido di manganese (MnO2) con cui si formano fogli impregnati con l'elettrolito (una soluzione di sali disciolti in un solvente organico). La struttura complessiva consiste in una successione di elettrodi cilindrici alternativamente positivi (MnO2) e negativi (Li).
Fra i tipi più significativi di pile al litio si possono citare: le pile al litio e biossido di manganese (destinate all'alimentazione di macchine fotografiche, orologi e calcolatori) e le pile al litio-iodio, realizzate appositamente per pace-maker.
Per applicazioni professionali è stata realizzata la pila al litio LSC (Lithium Sealed Cellpower) che comprende due serie di elementi (o celle) di tipo T e rispettivamente M: gli elementi di tipo T usano come materia attiva SOCl2 (cloruro di tionile liquido) all'interno di un elettrodo di carbone; quelli di tipo M, biossido di manganese (MnO2) pressato contro una griglia metallica.
Pila al litio per applicazioni professionali
Fonte: Hoppecke
La sigillatura ermetica vetro-metallo della capsula (in acciaio inossidabile) con il coperchio, rende questa pila innocua per l'ambiente.
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