Voir la source de Pile au lithium

{{à sourcer|date=septembre 2012}}
{{Confusion|Accumulateur lithium}}

[[Image:Battery-lithium-cr2032.jpg|thumb|redresse=.7|Pile au lithium (Li-MnO<sub>2</sub>) CR2032 (3 V).]]
[[Image:Lithium_batteries_9v_AA_AAA.jpeg|thumb|redresse=.7|Piles au lithium à différents formats standards.]]

Les '''piles au lithium''' sont des [[Pile électrique|piles]] primaires dont l'[[anode]] est en [[lithium]] ou en composé de lithium<ref>[http://www.uclouvain.be/cps/ucl/doc/emediasciences/documents/Les_piles%281%29.pdf Pile au lithium] {{pdf}}, {{p.|28}}, sur ''uclouvain.be''.</ref>.

Elles ne sont pas rechargeables, contrairement aux [[Accumulateur lithium-ion|accumulateurs lithium-ion]]. 

En fonction de leur conception et des matériaux utilisés, leur [[Tension électrique|tension]] délivrée varie de {{nb|1,5 à 3,6 V}}, soit plus du double de celle délivrée par les [[Pile saline|piles salines]] et [[Pile alcaline|alcalines]]. Elles sont utilisées dans un certain nombre d'appareils [[électronique (technique)|électronique]]s et répandues dans l'[[industrie]]. Elles sont de plus en plus remplacées par les accumulateurs lithium-ion.

Le couple le plus couramment utilisé est le couple lithium-[[dioxyde de manganèse]] (Li-MnO<sub>2</sub>), utilisé dans les piles boutons et photos largement disponibles pour le grand public, le couple lithium-[[chlorure de thionyle]] (Li-SOCl<sub>2</sub>) étant réservé aux usages professionnels. À part les piles boutons et photos (format spécifique), on trouve également, dans la distribution pour le grand public, les formats classiques (AA, AAA) avec une technologie lithium-disulfure de fer (Li-FeS<sub>2</sub>). Les piles au lithium de ce type ont une durée de vie plus longue que les piles alcalines dans certains cas (les flashes, les appareils photos numériques), mais leur durée de vie est beaucoup moins longue que celle des accumulateurs lithium-ion (ou NiMH) qui sont réutilisables plusieurs centaines de fois.

== Description ==
Le terme « ''pile au lithium'' » désigne en fait une famille de différents systèmes chimiques, comprenant notamment de nombreux types d'anodes et d'[[électrolyte]]s.

=== Principe ===
Pour les piles basées sur le couple lithium-chlorure de thionyle : 

à l'[[anode]], le lithium (Li) s'oxyde en [[ion]]s lithium (Li<sup>+</sup>) selon l'équation <math>\rm Li = Li^+ + e^-</math>

à la [[cathode]], c'est une réduction faisant intervenir le [[chlorure de thionyle]] (SOCl<sub>2</sub>) qui se produit, selon <math>\rm 2 SOCl_2 + 4e^- = 4 Cl^- + SO_2 + S</math>

Les [[électron]]s libérés d'un côté et consommés de l'autre circulent pour donner un [[courant électrique]].

Soit une équation globale : <math>\rm 2 SOCl_2 + 4 Li \Rightarrow 4 Li^+ + 4Cl^- + SO_2 + S</math>

La pile s'arrête de fonctionner dès que le lithium ou le réactif de cathode (ici le chlorure de thionyle) est entièrement consommé.

=== Avantages et inconvénients ===
L'inconvénient majeur de toutes les piles primaires au lithium est qu'elles ne fournissent qu'un seul cycle de décharge. Elles sont donc à éviter, comme toutes les autres piles primaires, suivant les recommandations de l'[[Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie]] (ADEME)<ref>Document « Les produits et déchets dangereux », {{date-|septembre 2014}}, sur ''ademe.fr''.</ref>. De plus, leur capacité est faible ({{nb|225 mAh}} pour le {{nobr|modèle CR2032}}), et elles sont relativement chères.

Ces piles sont adaptées aux applications nécessitant un [[Courant électrique|courant]] plutôt faible où une longue durée de vie est indispensable, tels que les systèmes d'[[alarme]] sans fil par exemple.

La ''pile au lithium'' a une bonne résistance aux températures extrêmes : {{citation|La pile lithium - Les points forts : des températures de fonctionnement allant de {{tmp|-40|+60|°C}}. Cet argument n’est pas négligeable par grand froid d’autant que les piles alcalines commencent à déclarer forfait aux alentours de {{tmp|-10|°C}}<ref>[http://www.skirandonnenordique.com/modules/guide/item.php?itemid=72 La pile lithium, l’énergie absolue du trekkeur !], sur ''skirandonnenordique.com''.</ref>.}}

== Applications ==
=== Industrie ===
Les piles au '''lithium-chlorure de thionyle''' ont une [[Densité d'énergie|densité énergétique]] importante. Dans celles-ci, un mélange liquide de [[chlorure de thionyle]] et de [[tétrachloroaluminate de lithium]] jouent respectivement les rôles de la cathode et de l'électrolyte. Un matériau poreux en [[carbone]] sert d'électrode positive (la [[cathode]]) et reçoit les électrons du circuit extérieur. Les piles au chlorure de lithium-thionyle ne sont généralement pas vendues aux consommateurs, par contre elles sont utilisées dans les milieux commerciaux et industriels, ou installées dans des appareils pour lesquels le changement de piles n'est pas effectué par le consommateur lui-même.

=== Domestique ===
Le type de cellule de piles au lithium le plus couramment utilisé pour la vente aux particuliers utilise du lithium métallique comme [[anode]] et du [[dioxyde de manganèse]] comme cathode, avec un sel de lithium dissous dans un [[solvant]] organique.
[[Fichier:Photo-lithium-cell-disassembled.jpg|centré|vignette|Pile CR2016 (lithium manganèse) démontée. De gauche à droite :<br>1. ''Côté anode'' (à l'envers), recouvert de lithium ;<br>2. ''Séparateur'', fine couche de matériau poreux imbibé d'électrolyte : du sel de lithium dans un solvant organique ;<br>3. ''Plaquette'' de dioxyde de manganèse (MnO<sub>2</sub>) ;<br>4. ''Côté cathode'', avec collecteur de courant (en carbone) sur son dessous et un joint sur le bord interne, endommagé par l'ouverture.]]

== Sécurité et législation ==
[[Image:Keep-out-of-reach-of-children.svg|thumb|170px|Signal de sécurité « Tenir hors de portée des enfants » comme exigé par la NF EN IEC 60086-4<ref name="IEC-Norm">{{ouvrage|titre=''NF EN IEC 60086-4 (juillet 2019)'' Piles électriques Partie 4 : Sécurité des piles au lithium |chapitre=chapitre 9 : Marquage et emballage | éditeur= AFNOR |url=https://www.boutique.afnor.org/norme/nf-en-iec-60086-4/piles-electriques-partie-4-securite-des-piles-au-lithium/article/919444/fa193831 |lieu=Saint Denis}}.</ref> sur les piles bouton au lithium d'un diamètre supérieur à {{nb|20 mm}}.]]
Les piles bouton présentent des dangers particuliers notamment pour les enfants et les animaux domestiques, en raison de leur petite taille, et de la présence éventuelle de mercure. Leur ingestion peut être cause d'intoxication grave, voire mortelle<ref>{{Lien web|langue=fr|titre=Nord : Un enfant de deux ans meurt après avoir avalé la pile d'un hand spinner|url=https://www.20minutes.fr/lille/2343731-20180926-nord-enfant-deux-ans-meurt-apres-avoir-avale-pile-hand-spinner|site=20minutes.fr|consulté le=2018-09-26}}.</ref>. Par conséquent, des mesures spéciales sont exigées contre l'ingestion des piles bouton au lithium au-delà d'un certain diamètre, comme un emballage à l'épreuve des enfants et une mise en garde contre l’ingestion dans la forme du signal de sécurité « Tenir hors de portée des enfants »<ref name="IEC-Norm" />.

Ces piles sont soumises à des restrictions quant au transport, en avion notamment, restrictions devenues plus sévères depuis {{date-|janvier 2009}}. En fonction de la quantité de lithium primaire contenue, les piles devront être placées en bagage cabine, isolées pour éviter tout court-circuit, ou seront interdites. En effet, selon la [[Federal Aviation Administration|FAA]], si un incendie est provoqué en présence d'une quantité importante de batteries ou piles au lithium, les systèmes d'extinction actuels ne sont pas conçus pour stopper les flammes<ref>[https://www.fire.tc.faa.gov/systems/Lithium-Batteries FAA - Fire Safety Systems Fire Group - Lithium Batteries].</ref>.

== Notes et références ==
{{Références}}

== Articles connexes ==
* [[Accumulateur lithium-ion]]

{{Palette|Accumulateurs électriques|Électricité}}
{{Portail|chimie|électricité et électronique|énergie}}

[[Catégorie:Pile|Lithium]]
[[Catégorie:Lithium]]