Mărirea densităţii masice de curent se poate realiza prin utilizarea de electrozi din metale uşoare. Metalele uşoare (Mg, Al, Li) au şi potenţiale normale mult mai negative deci forţele electromotoare corespunzătoare acestor pile sunt mai mari. Problema care trebuia rezolvată pentru a obţine pile care să aibă şi un timp de descărcare convenabil era găsirea electrolitului optim īntrucāt metalele menţionate sunt deosebit de reactive īn electroliţi apoşi.
Pilele cu anod de litiu realizate īn ultimii ani, prezintă calităţi deosebite: au densităţi de energie mari şi timpi de descărcare foarte lungi. Ele funcţionează numai īn solvenţi aprotici (care nu au protoni activi) īntrucāt litiul este extrem de reactiv (E0 = -3,11V).
Dacă se lucrează cu electrolit lichid, atunci solventul este de natură organică: carbonat de propilenă, dimetoxietan, g-butirolactonă şi acetonitril iar sărurile dizolvate pentru mărirea conductibilităţii pot fi: LiCrO4, LiAsF6, LiBF4 etc.
Pilele cu electrolit solid, utilizează iodura de litiu, LiI, ca electrolit datorită conductibilităţii bune pe care o are la temperatura camerei. Se dezvoltă şi pilele cu electrolit alcătuit din materiale ceramice cu conducţie ionică şi /sau electronică.
Materialul catodic este o combinaţie a oxidantului (componentul activ) cu un conductor electric. Ca oxidant se pot folosi dioxid de mangan (piroluzită), polifluorură de carbon -(CF2)n-, clorură de tionil SOCl2, dioxid de sulf, SO2. Oxidanţii solizi sunt depuşi pe conductorul electric iar cei lichizi sunt dizolvaţi īn electrolit.
Pila litiu-dioxid de mangan se poate construi capsulată, similar cu reprezentarea din Fig. 7.3. Ea are anodul de litiu, catodul de piroluzită iar electrolitul este un amestec de carbonat de propilenă şi dimetoxietan cu un adaos de cromat de litiu. Reacţia globală după care funcţionează pila este:
Li + MnO2
LiMnO2
Caracteristici: E = 3,6 V; U = 2,9 V; Wg = 250...300 Wh/kg.
Pila litiu - polifluorură de carbon utilizează ca electrolit butirolactonă iar reacţiile care au loc la electrozi sunt:
A(-)
nLi nLi+ + ne-
K(+)
(CF2)n + ne-
nC + nF-
nF-
+ nLi+ nLiF
REMA:
nLi + (CF2)n nC + nLiF
Caracteristici: U = 2,45 V ; Wg = 470 Wh/kg
Pila litiu - dioxid de sulf are ca electrolit o soluţie 1,8m de LiBr īntr-un amestec de acetonitril şi carbonat de propilenă; dioxidul de sulf se află sub o presiune de cca. 4 bari iar conductorul electric este din cărbune. Reacţia globală este:
2Li + 4SO2
Li2S2O4
Densitatea de energie corespunzătoare este de 300 Wh/kg iar timpul de depozitare este de maxim 10 ani (procesele de descărcare sunt foarte reduse). Utilizările acestei pile sunt speciale şi limitate din cauza preţului de cost.
Pila litiu-clorură de tionil are ca electrolit LiAlCl4 īn care se dizolvă SOCl2, anodul este din litiu metalic iar materialul conductor de la catod este din cărbune deci lanţul electrochimic poate fi scris:
(-) Li / LiAlCl4 / SOCl2-C (+)
REMA:
4Li + 2SOCl2 4LiCl + SO2 + S
Reacţia este caracterizată de E = 3,65 V iar densitatea masică de energie a pilei este de 500 Wh/kg la descărcare lentă. Timpul de depozitare este īntre 5 şi 10 ani. Bateria se fabrică īn producţie de serie şi se utilizează īn domeniul militar.
Pilele litiu - iod sunt utilizate pentru stimulatoarele cardiace datorită timpului de descărcare foarte lung (peste 10 ani) şi a densităţii de energie Wg = 240 Wh/kg.