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RÉSUMÉ
Les piles thermiquement activées, appelées communément « piles thermiques », sont des piles activables par combustion de composition pyrotechniques. Elles peuvent rester installées à demeure sur les systèmes à alimenter sans perte de capacité par autodécharge grâce à leur totale inertie à l'état non activé. Une fois activées, elles doivent être utilisées immédiatement mais ne peuvent pas être réutilisées. Cet article est entièrement consacré à la description du système électrochimique lithium/disulfure de fer Li/FeS2 .
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Patrick MASSET : Docteur de l'Institut national polytechnique de Grenoble (France) - Ingénieur de recherche à l'Institut-Karl-Winnacker der Dechema e.V., à Frankfurt am Main (Allemagne)
INTRODUCTION
Les piles thermiquement activées, appelées communément « piles thermiques », sont des piles activables par combustion de composition pyrotechniques. Elles peuvent rester installées à demeure sur les systèmes à alimenter sans perte de capacité par autodécharge grâce à leur totale inertie à l'état non activé. Une fois activées, elles doivent être utilisées immédiatement mais ne peuvent pas être réutilisées. Les piles activables ont été décrites dans les articles « Piles électriques – Piles activables » [D 3 323] et « Accumulateurs – Accumulateurs à haute température » [D 3 355] de manière globale. Cet article est entièrement consacré à la description du système électrochimique lithium/disulfure de fer Li/FeS2 .
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2. Anodes
2.1 Anode à base de lithium
2.1.1 Solubilité du lithium dans les sels fondus
À haute température, le lithium sous forme métal se solubilise partiellement dans les sels fondus. La solubilité du lithium métallique dans l'électrolyte engendre une diminution de l'efficacité globale de la batterie par la conduction électronique apparaissant au sein de l'électrolyte [3]. Celle-ci doit être la plus faible possible. Dans les mélanges binaires Li—LiX (X ≥ F, Cl, Br, I), celle-ci augmente corrélativement avec la taille de l'anion halogénure [4]. Dans les mélanges binaires ou ternaires, elle demeure inférieure à 1 mol %. Ceci est en partie attribué à la formation d'une couche de sous-halogénures à l'interface Li—sel fondu qui limite la solubilité du lithium métal. Malgré la solubilité partielle du lithium dans l'électrolyte, les anodes à base de lithium sont néanmoins utilisables.
HAUT DE PAGE2.1.2 Alliages LiX (X ≥ Al, Si, B)
Le point de fusion du lithium étant de l'ordre de 180 oC, il ne peut être utilisé sous sa forme métallique dans la zone de température de fonctionnement des piles thermiques. Les anodes sont alors constituées d'alliages de lithium Li—Al (figure 2), Li—Si (figure 3) dont les points de fusion sont supérieurs à 700 oC, et confèrent une stabilité géométrique suffisante à l'anode, notamment au début de la décharge de la pile où la température de la pile est la plus élevée. Actuellement, les alliages Li—Al, Li—Si sont utilisés industriellement. L'alliage...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GUIDOTTI (R.A.), MASSET (P.) - * - J. Power Sources, 161(2), p. 1443 (2006).
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(2) - CLARCK (A.J.), THALER (C.), RREID (J.) - * - Proc. 39th Power Sources Conf., p. 552 (2000).
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(3) - WARREN (J.J.) - * - Jr., in Molten Salts Chemistry, Eds G. Mamamtov and R. Marassi, p. 237 (1987).
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(4) - DWORKIN (A.S.), BRONSTEIN (H.R.), BREDIG (M.A.) - * - J. Phys. Chem., 66, p. 572 (1962).
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(5) - WEN (J.), HUGGINS (R.A.) - * - J. Sol. St. Chem., 37, p. 271 (1981).
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(6) - Phase Diagram for Cermists. - Eds. J. Murray et al., p. 128 (1987).
-
(7) - Phase Diagram...
ANNEXES
Sandia National Laboratories http://www.sandia.gov/
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ASB-Aerospatiale Batteries (France) http://www.asb-group.com
Eagle Picher Industries Inc. (États-Unis) http://www.epcorp.com
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