El litio es el metal con menor densidad y tiene el mayor potencial electroquímico y el mayor cociente energía-peso, así que en teoría, sería un material ideal para que puedan fabricar pilas y baterías. No se puede emplear un electrolito acuoso pues reaccionaría con el litio. La experimentación con pilas de litio comenzó en 1912 con G. N. Lewis, y en la década de 1970 se vendieron las primeras baterías de litio. Se emplean actualmente diversas pilas con litio en el ánodo y diferentes sustancias en el cátodo:
- pila de litio y sulfuro de hierro (1,6 voltios). Son de pequeño tamaño y bajo coste.
- pila de litio y dióxido de manganeso (unos 3 voltios). Similares a las anteriores.
- pila de litio y dióxido de azufre. El cátodo en este caso es gaseoso. Se emplea para aplicaciones militares.
- pila de litio y cloruro de tionilo. Trabajan a muy bajas temperaturas pero su uso debe ser cuidadoso por su toxicidad.
- pila de litio y monofluoruro de carbono (unos 3,2 voltios). Se emplea para pequeños dispositivos como cámaras.
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