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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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3. Électrolytes
3.1 Caractéristiques
Les électrolytes utilisés dans les piles thermiques sont des sels fondus qui sont à l'état solide à température ambiante et donc isolants électriques. Cela permet en particulier un stockage de longue durée (jusqu'à 20 ans) à demeure sur les appareillages à alimenter en énergie électrique sans diminution des performances par autodécharge. Le choix de l'électrolyte est principalement dicté par ses propriétés spécifiques qui doivent au mieux servir l'application souhaitée (exemple : forte conductivité ionique pour les applications pulse ).
les applications dites pulse sont des applications de très courte durée, par exemple l'alimentation d'un missile, de son départ à son impact sur la cible, de l'ordre de 1 min de fonctionnement.
Les principaux critères requis pour le choix d'une composition électrolytique sont [10] :
-
faible pression de vapeur : l'électrolyte ne doit pas s'évaporer à l'intérieur de la batterie ;
-
conductivité ionique élevée (en particulier pour les applications pulse) ;
-
large fenêtre électrochimique : pas de réaction entre les matériaux d'électrode et les constituants de l'électrolyte (oxydation par le matériau de cathode ou réduction par le matériau d'anode) ;
-
solubilité faible ou nulle de Li2O : entraîne une modification importante des propriétés de rétention de l'électrolyte par l'agent gélifiant (généralement MgO) ;
Notafuite d'électrolyte entre les empilements créant des courts-circuits softs.
-
faible solubilité du lithium : diminution de l'efficacité globale de la pile par conduction électronique au sein de l'électrolyte ;
-
stabilité vis-à-vis des produits de décharge : réactions parasites d'autodécharge possible ;
-
stabilité vis-à-vis de l'humidité et/ou de l'oxygène : production d'hydroxydes et/ou d'oxydes par hydrolyse du sel à haute température ;
-
point de fusion compatible :...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GUIDOTTI (R.A.), MASSET (P.) - * - J. Power Sources, 161(2), p. 1443 (2006).
-
(2) - CLARCK (A.J.), THALER (C.), RREID (J.) - * - Proc. 39th Power Sources Conf., p. 552 (2000).
-
(3) - WARREN (J.J.) - * - Jr., in Molten Salts Chemistry, Eds G. Mamamtov and R. Marassi, p. 237 (1987).
-
(4) - DWORKIN (A.S.), BRONSTEIN (H.R.), BREDIG (M.A.) - * - J. Phys. Chem., 66, p. 572 (1962).
-
(5) - WEN (J.), HUGGINS (R.A.) - * - J. Sol. St. Chem., 37, p. 271 (1981).
-
(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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