Passivation des piles Li-SOCl2 (calcul durée de vie pas évident !)

[biloux911]

Bonjour à tous,

Quelques sources qui décrivent la passivation sur les Li-SOCl2 (anglais approximatif) et les phénomènes chimiques en jeu.

J'ai réalisé ce jour un test de dé-passivation sur des piles 1/2AA (LS14250) stockées pendant au moins 3mois à température ambiante.
J'ai bien observé une forte sous-tension momentanée (2.5V) lors du premier appel de courant (test sous 50mA, pendant 5 secondes) puis un retour à la tension dite de plateau (3.1V) après environ 1.5s. Lors du second appel de courant (toujours sous 50mA) la tension n'est pas descendue sous les 3.1V -> j'en conclu que la couche de passivation a bien été détruite !

Pourtant le fabricant de pile me dit que je ne tiendrai pas l'autonomie visée à cause de la passivation. D'après lui la passivation va faire qu'après quelques années (2 ou 3) les pulses de 50mA pendant 6 secondes que j'ai régulièrement dans mon application (sur un courant de standby de 5µA, 99.9% du temps) vont provoquer une chute de tension sous la tension minimale d'entrée (2.2V). Mon test montre plutôt que ces pulses suffisent à détruire la couche de passivation en seulement 1.5s...

Qu'en pensez-vous ? Comment évolue la formation de cette couche de passivation dans le temps ? Est-elle plus difficile à détruire au fil du temps ?

Une autre question me taraude : ces piles affichent un très faible taux d'auto-décharge (1%/an voire moins) mais si j'ai bien compris c'est grâce à cette couche de passivation. Si on détruit régulièrement cette couche, comment calculer l'auto-décharge ?

C'est un sujet plus électronique (durée de vie des piles finalement) mais j'ai l'impression que les chimistes m'aideront davantage sur ce coup là !

Merci,
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[moco]

Bonjour,
J'ai peur que tu sois plus qualifié que nous. Pour ne parler que de moi, j'ignorais qu'il existait un phénomène de passivation dans les piles à ions lithium. Et j'ignorais à quoi est dû cet effet.

[Chalco]

Bonjour,
Tout semble bien expliqué dans la notice. La couche de passivation se forme par oxydation du lithium métal en chlorure de lithium. Avec le temps, durant le stockage, la couche s'épaissit. C'est elle qui protège la pile de l'autodécharge. Mais quand la pile débite, la couche passivante n'existe plus (par exemple, lorsqu'elle a été éliminée par la méthode indiquée). Il y a donc auto-décharge par oxydation du Li par SOCl2.La vitesse d'oxydation parasite dépend — à mon idée — de l'intensité fournie par la pile :ce qui doit compter c'est le rapport entre les vitesses d'oxydation chimique (passivante) et électrochimique. Avec un courant élevé on doit avoir la capacité maximale, à courant faible, la capacité est réduite.

[biloux911]

Merci pour vos réponses.
Les phénomènes sont assez bien expliqués oui mais ce qui me manque c'est les chiffres maintenant !

Avec mon profil de conso (5µA pendant 99.99% du temps et 50mA pendant 0.01% du temps) la conso moyenne est très faible (10µA) ce qui donne une autonomie théorique longue (1200mAh/.01mA=120000h=500j=13ans).
Évidement la capacité de base n'étant valable que pour un courant de décharge donné cette autonomie ne sera pas atteinte. Il faut notamment considérer l'auto-décharge spécifiée inférieure à 1% par an (sous réserve qu'il ne fasse pas trop chaud!) mais je pense que cette valeur utilise la couche de passivation que je détruis régulièrement et donc on n'a plus aucune donnée pour estimer l'auto-décharge ;(
Je crois que je vais lancer des tests en étuve pour tenter de simuler un vieillissement... à moins que quelqu'un ait une meilleure idée ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Chalco]

Évidement la capacité de base n'étant valable que pour un courant de décharge donné cette autonomie ne sera pas atteinte. Il faut notamment considérer l'auto-décharge spécifiée inférieure à 1% par an (sous réserve qu'il ne fasse pas trop chaud!) mais je pense que cette valeur utilise la couche de passivation que je détruis régulièrement et donc on n'a plus aucune donnée pour estimer l'auto-décharge ;(

C'est ce que je voulais dire

Je crois que je vais lancer des tests en étuve pour tenter de simuler un vieillissement

C'est certainement très dangereux, je vous le déconseille.