FR2698488A1 - High power electrochemical cell functioning at high temperature - uses lithium@ anode, metallic sulphide cathode and eutectic electrolyte constituted by mixture of lithium salts, which is liquid above 485-550 deg.C - Google Patents

High power electrochemical cell functioning at high temperature - uses lithium@ anode, metallic sulphide cathode and eutectic electrolyte constituted by mixture of lithium salts, which is liquid above 485-550 deg.C Download PDF

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Abstract

The electrochemical cell includes an anode of pure or alloyed lithium, and a cathode constituted by a sulphide of e.g. iron, nickel, cobalt or titanium. The electrolyte, integrally accommodated in a retaining structure, is a eutectic mixture of lithium chloride (60-80%) and lithium fluoride (40-20%), having a melting point between 485 and 550 deg.C. Suitable retaining structures are oxides of silicon, magnesium or aluminium, or boron nitride. The compound selected forms an additive, between 10 and 50% by weight, preferably 20 to 40%, to the electrolyte, and is solid at the cell's operational temperature, increasing the viscosity of the electrolyte and stabilising it mechanically. Optionally a porous dielectric material may serve as the structure. ADVANTAGE - Higher energy per unit volume, lower internal resistance, and better voltage stability throughout discharge cycle, than with previous designs.

Description

Générateur électrochimique au lithium fonctionnant à haute
température
La présente invention concerne un générateur électrochimique au lithium fonctionnant à haute température destiné aux applications de forte puissance.
High-performance lithium electrochemical generator
temperature
The present invention relates to an electrochemical lithium generator operating at high temperature intended for high power applications.

Les générateurs électrochimiques à déclenchement thermique sont des sources d'énergie de grande fiabilité et supportant de longues durées de stockage à température ambiante (de l'ordre de 20 ans) sans détérioration notable de leurs performances. Electrochemical generators with thermal release are sources of energy of great reliability and supporting long periods of storage at room temperature (of the order of 20 years) without notable deterioration of their performances.

Ce type de générateur comporte un électrolyte qui est à l'état solide à une température inférieure à la température de fonctionnement du générateur électrochimique. This type of generator includes an electrolyte which is in the solid state at a temperature below the operating temperature of the electrochemical generator.

A la température de fonctionnement, il doit être immobilisé afin d'éviter tout risque de court-circuit; ceci est réalisé par l'intégration de l'électrolyte dans une structure d'accueil. Cette structure peut être par exemple un matériau poreux dans laquelle l'électrolyte est solidifié, ou un composé chimique, ajouté à l'électrolyte sous forme d'un mélange de poudres, capable d'augmenter la viscosité du mélange électrolyte fondu-additif à la température de fonctionnement du générateur.At operating temperature, it must be immobilized to avoid any risk of short circuit; this is achieved by integrating the electrolyte into a reception structure. This structure may for example be a porous material in which the electrolyte is solidified, or a chemical compound, added to the electrolyte in the form of a powder mixture, capable of increasing the viscosity of the molten electrolyte-additive mixture with the generator operating temperature.

La plupart des générateurs électrochimiques actuels, fonctionnant à température élevée (de l'ordre de 500C), utilisent le couple électrochimique lithium/sulfure de fer, avec une anode en alliage de lithium (lithium-aluminium
Li-Al, lithium-silicium Li-Si, ou lithium-bore Li-B), dans un électrolyte qui est l'eutectique LiCl-KCl (température de fusion: 352C).
Most current electrochemical generators, operating at high temperature (of the order of 500C), use the electrochemical couple lithium / iron sulfide, with an anode of lithium alloy (lithium-aluminum
Li-Al, lithium-silicon Li-Si, or lithium-boron Li-B), in an electrolyte which is the eutectic LiCl-KCl (melting temperature: 352C).

Aujourd'hui, c'est l'électrolyte en se solidifiant qui limite la décharge de ces générateurs électrochimiques: la présence de potassium entraîne la formation de produits de décharge pratiquement insolubles qui bloquent la réaction et augmentent la température de fusion de l'électrolyte. Today, it is the electrolyte that solidifies which limits the discharge of these electrochemical generators: the presence of potassium results in the formation of practically insoluble discharge products which block the reaction and increase the melting temperature of the electrolyte.

Dans certains cas l'eutectique LiCl-LiBr-LiF (température de fusion 435'C) est également utilisé comme électrolyte. Il présente des inconvénients liés à la présence de brome:
- limitation des densités de courant utilisables,
- forte hygroscopie exigeant des conditions de mise en oeuvre particulièrement sévères,
- mise en forme rendue difficile par une faible proportion de LiCl.
In some cases the eutectic LiCl-LiBr-LiF (melting temperature 435'C) is also used as an electrolyte. It has drawbacks linked to the presence of bromine:
- limitation of usable current densities,
- high hygroscopy requiring particularly harsh processing conditions,
- shaping made difficult by a small proportion of LiCl.

La présente invention a pour but la réalisation d'un générateur électrochimique fonctionnant à température élevée susceptible de fournir une puissance et une énergie volumique supérieure aux systèmes existants
L'objet de la présente invention est un générateur électrochimique au lithium fonctionnant au-dessus de 4850C comprenant:: - au moins une anode choisie parmi les alliages de lithium, tels que le lithium-aluminium Li-Al, le lithium-silicium
Li-Si, ou le lithium-bore Li-B, et le lithium inséré dans une structure d'accueil métallique, - au moins une cathode contenant un sulfure métallique, comme le sulfure de fer FeS2, le sulfure de nickel NiS2, le sulfure de cobalt CoS2, ou le sulfure de titane TiS2, - et un électrolyte intégré dans une structure d'accueil, caractérisée par le fait que ledit électrolyte est constitué d'un mélange eutectique de chlorure de lithium et de fluorure de lithium de point de fusion compris entre 4850C et 5500 C, la proportion molaire dudit chlorure de lithium étant comprise entre 60% et 80%, et celle dudit fluorure de lithium étant comprise entre 40% et 20%.
The object of the present invention is to produce an electrochemical generator operating at high temperature capable of supplying a power and a volume energy greater than existing systems.
The object of the present invention is an electrochemical lithium generator operating above 4850C comprising: - at least one anode chosen from lithium alloys, such as lithium-aluminum Li-Al, lithium-silicon
Li-Si, or lithium-boron Li-B, and lithium inserted in a metallic receiving structure, - at least one cathode containing a metallic sulfide, such as iron sulfide FeS2, nickel sulfide NiS2, sulfide of cobalt CoS2, or titanium sulfide TiS2, - and an electrolyte integrated in a host structure, characterized in that said electrolyte consists of an eutectic mixture of lithium chloride and lithium fluoride with melting point between 4850C and 5500C, the molar proportion of said lithium chloride being between 60% and 80%, and that of said lithium fluoride being between 40% and 20%.

Les proportions de LiCl et de LiF correspondent au domaine de température dans lequel est utilisé le générateur; au-delà de 6000 C, les électrodes se dégradent. The proportions of LiCl and LiF correspond to the temperature range in which the generator is used; above 6000 C, the electrodes degrade.

La présence d'une proportion élevée de LiCl (supérieure à 60%) facilite la mise en forme de l'électrolyte. The presence of a high proportion of LiCl (greater than 60%) facilitates the shaping of the electrolyte.

Selon un mode de réalisation, ladite structure d'accueil est un additif choisi parmi la silice SiO2, la magnésie MgO, et l'alumine A1203, et le nitrure de bore BN, dans une proportion comprise entre 10% et 50% en poids dudit électrolyte, de préférence 20% à 40%. L'additif est solide à la température de fonctionnement du générateur électrochimique; son rôle est d'augmenter la viscosité du mélange électrolyte fondu-additif à cette température, et de maintenir l'électrolyte en place sous l'effet de la capilarité et du mouillage de surface. According to one embodiment, said reception structure is an additive chosen from silica SiO2, magnesia MgO, and alumina A1203, and boron nitride BN, in a proportion of between 10% and 50% by weight of said electrolyte, preferably 20% to 40%. The additive is solid at the operating temperature of the electrochemical generator; its role is to increase the viscosity of the molten electrolyte-additive mixture at this temperature, and to keep the electrolyte in place under the effect of the capillarity and surface wetting.

Pour une teneur en additif inférieure à 10%, l'électrolyte liquide n'est pas assez maintenu et risque de provoquer des courts-circuits. Lorsque la proportion dépasse 50%, l'électrolyte devient trop résistant et la tension chute. For an additive content of less than 10%, the liquid electrolyte is not maintained enough and may cause short circuits. When the proportion exceeds 50%, the electrolyte becomes too resistant and the voltage drops.

Selon un autre mode de réalisation, ladite structure d'accueil est un matériau poreux diélectrique choisi parmi les feutres et les tissus d'alumine, de nitrure de bore, ou encore d'amiante. According to another embodiment, said reception structure is a porous dielectric material chosen from felts and fabrics of alumina, boron nitride, or even asbestos.

Ladite anode est composée d'un mélange d'un alliage de lithium choisi parmi le lithium-aluminium Li-Al et le lithium-silicium Li-Si, et dudit électrolyte dans une proportion comprise entre 5% et 30% en poids dudit alliage, de préférence 10% à 20%. Said anode is composed of a mixture of a lithium alloy chosen from lithium-aluminum Li-Al and lithium-silicon Li-Si, and said electrolyte in a proportion of between 5% and 30% by weight of said alloy, preferably 10% to 20%.

Pour une teneur en électrolyte inférieure à 5%, le mouillage de l'anode n'est pas suffisamment homogène; au delà de 30%, l'anode ne peut pas retenir l'excès d'électrolyte qui s'échappe. For an electrolyte content of less than 5%, the wetting of the anode is not sufficiently homogeneous; beyond 30%, the anode cannot retain the excess electrolyte which escapes.

Ladite cathode est composée d'un mélange de sulfure de fer, tel que FeS ou FeS2, et dudit électrolyte dans une proportion comprise entre 15% et 50% en poids du sulfure de fer, de préférence 20% à 40%. Said cathode is composed of a mixture of iron sulfide, such as FeS or FeS2, and of said electrolyte in a proportion of between 15% and 50% by weight of iron sulfide, preferably 20% to 40%.

Pour une teneur en électrolyte inférieure à 15%, le mouillage de la cathode n'est pas suffisamment homogène et provoque des hétérogénéités de fonctionnement; au-delà de 50%, la cathode ne peut pas retenir l'excès d'électrolyte qui s'échappe. For an electrolyte content of less than 15%, the wetting of the cathode is not sufficiently homogeneous and causes operating heterogeneities; beyond 50%, the cathode cannot retain the excess electrolyte which escapes.

Selon une forme d'exécution, ledit générateur électrochimique est rechargeable. According to one embodiment, said electrochemical generator is rechargeable.

La présente invention a comme principaux avantages une diminution de la résistance interne en décharge, grâce à la plus grande conductivité ionique de l'eutectique LiCl-LiF, et une meilleure solubilité des produits formés au cours de la décharge, obtenue par la supression du potassium. On obtient donc des tensions de décharge plus élevées qui restent stables pendant toute la durée de la décharge, et les rendements faradiques de décharge sont augmentés. The main advantages of the present invention are a reduction in the internal resistance in discharge, thanks to the higher ionic conductivity of the LiCl-LiF eutectic, and a better solubility of the products formed during the discharge, obtained by the suppression of potassium. . Higher discharge voltages are thus obtained which remain stable throughout the duration of the discharge, and the faradaic discharge yields are increased.

D'autres avantages de la présente invention sont aussi la mise en forme des pastilles d'électrolyte par la technique de compactage de poudre rendue plus facile par la teneur plus élevée en LiCl, et un meilleur stockage et une mise en oeuvre moins contraignante de ces pastilles, car l'eutectique LiCl-LiCF est beaucoup moins hygroscopique que l'eutectique LiCl-LiBr-LiF. Other advantages of the present invention are also the shaping of the electrolyte pellets by the powder compacting technique made easier by the higher content of LiCl, and better storage and less restrictive processing of these lozenges, because the LiCl-LiCF eutectic is much less hygroscopic than the LiCl-LiBr-LiF eutectic.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture des exemples suivants de modes de réalisation, et dans le dessin annexé, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif.  Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the following examples of embodiments, and in the appended drawing, given by way of illustration but in no way limitative.

Dans le dessin annexé:
- la figure 1 représente les courbes de décharge en courant continu d'un monocouple selon l'art antérieur et d'un monocouple selon l'invention dans lesquels l'anode comporte l'alliage lithium-aluminium Li-Al, la décharge est réalisée à 5000 C;
- la figure 2 montre les courbes de décharge en courant impulsionnel d'un monocouple selon l'art antérieur et d'un monocouple selon l'invention, identiques à ceux de la figure 1, la décharge est réalisée à 5000 C;
- la figure 3 donne une variante de la figure 2 où la décharge est réalisée à 550qu.
In the attached drawing:
- Figure 1 shows the DC discharge curves of a monocouple according to the prior art and a monocouple according to the invention in which the anode comprises the lithium-aluminum alloy Li-Al, the discharge is carried out at 5000 C;
- Figure 2 shows the pulse current discharge curves of a monocouple according to the prior art and a monocouple according to the invention, identical to those of Figure 1, the discharge is carried out at 5000 C;
- Figure 3 gives a variant of Figure 2 where the discharge is carried out at 550qu.

- la figure 4 représente les courbes de décharge en courant continu d'un monocouple selon l'art antérieur et d'un monocouple selon l'invention dans lesquels l'anode comporte l'alliage lithium-silicium Li-Si, la décharge est réalisée à 5000 C;
- la figure 5 montre les courbes de cyclage en courant continu d'un générateur électrochimique rechargeable selon l'art antérieur et d'un générateur selon l'invention, le cyclage est réalisé à 5000 C;
Les figures 1 à 5 comportent en ordonnées la tension U en volts et en abcisses le temps t en minutes.
- Figure 4 shows the DC discharge curves of a monocouple according to the prior art and a monocouple according to the invention in which the anode comprises the lithium-silicon alloy Li-Si, the discharge is carried out at 5000 C;
- Figure 5 shows the DC cycling curves of a rechargeable electrochemical generator according to the prior art and of a generator according to the invention, the cycling is carried out at 5000 C;
Figures 1 to 5 include on the ordinate the voltage U in volts and on the abscissa the time t in minutes.

EXEMPLE 1 Générateur à l'anode de lithium-aluminium
Sur la figure 1 sont représentées des courbes de décharge réalisée avec une densité de courant continu de 0,1A/cm2, à une température de 500@C. Dans la plupart des applications de ces générateurs électrochimiques, la décharge est poursuivie tant que la tension reste supérieure à 75% de la tension de début de décharge. La tension d'arrêt de la décharge correspond à cette valeur limite, soit dans le cas présent à 1,5 Volts (tension de début de décharge de l'ordre de 2 Volts).
EXAMPLE 1 Generator with lithium aluminum anode
In FIG. 1 are shown discharge curves produced with a direct current density of 0.1 A / cm 2, at a temperature of 500 @ C. In most applications of these electrochemical cells, the discharge is continued as long as the voltage remains greater than 75% of the voltage at the start of the discharge. The discharge stop voltage corresponds to this limit value, in this case 1.5 Volts (discharge start voltage of the order of 2 Volts).

Selon l'art antérieur, on a réalisé un électrolyte composé de l'eutectique LiCl-KCl. La structure d'accueil de l'électrolyte est constituée par l'ajout d'un additif, tel que la magnésie MgO, dans une proportion de 30% en poids d'électrolyte. Le mélange liquide est homogènéisé à 5000C sous atmosphère neutre pendant 30 minutes. Après refroidissement, le mélange solidifié est reduit en poudre, puis compacté pour réaliser une pastille d'électrolyte de 0,35mmm d'épaisseur. According to the prior art, an electrolyte composed of the eutectic LiCl-KCl was produced. The receiving structure of the electrolyte is constituted by the addition of an additive, such as magnesia MgO, in a proportion of 30% by weight of electrolyte. The liquid mixture is homogenized at 5000C under a neutral atmosphere for 30 minutes. After cooling, the solidified mixture is reduced to powder, then compacted to produce an electrolyte tablet 0.35 mm thick.

Le mélange anodique est réalisé à partir d'un alliage lithium-aluminium Li-Al en poudre et de l'électrolyte
LiCl-KCl également en poudre à raison de 10% en poids de
Li-Al. Le mélange des poudres est compacté pour réaliser une anode de 0,4mmm d'épaisseur.
The anodic mixture is produced from a lithium-aluminum alloy Li-Al powder and the electrolyte
LiCl-KCl also in powder at 10% by weight of
Li-Al. The powder mixture is compacted to produce an anode 0.4 mm thick.

Le mélange cathodique contient du sulfure de fer FeS2 et l'électrolyte LiCl-KCl à raison de 30% en poids de FeS2. The cathode mixture contains iron sulfide FeS2 and the electrolyte LiCl-KCl in an amount of 30% by weight of FeS2.

Le mélange liquide est homogènéisé à 500ex pendant 30 minutes. Après refroidissement, le mélange solidifié est finement broyé, puis pastillé par compactage pour réaliser une cathode de 0,4mmm d'épaisseur.The liquid mixture is homogenized at 500ex for 30 minutes. After cooling, the solidified mixture is finely ground, then pelletized by compaction to produce a cathode 0.4 mm thick.

On procède ensuite au test électrochimique d'un monocouple comportant l'anode de Li-Al, la pastille d'électrolyte LiCl-RCl et la cathode de FeS2. On obtient la courbe de décharge 1 correspondant à l'art antérieur: la tension à mi-décharge est de 1,76V, et la durée de décharge de 9,3 minutes jusqu'à la tension d'arrêt de 1,5V. An electrochemical test is then carried out on a monocouple comprising the Li-Al anode, the LiCl-RCl electrolyte tablet and the FeS2 cathode. The discharge curve 1 corresponding to the prior art is obtained: the voltage at mid-discharge is 1.76V, and the duration of discharge is 9.3 minutes until the stop voltage is 1.5V.

De la même manière que ce qui est décrit précédemment, on réalise selon l'invention un électrolyte qui est l'eutectique LiCl-LiF de point de fusion de l'ordre de 485 C, composé d'environ 70% molaire de chlorure de lithium
LiCl et d'environ 30% molaire de fluorure de lithium LiF. On lui ajoute un additif, tel que la magnésie MgO, dans une proportion de 30% en poids d'électrolyte.
In the same way as that described above, an electrolyte is produced according to the invention which is the eutectic LiCl-LiF with a melting point of the order of 485 C, composed of approximately 70 mol% of lithium chloride
LiCl and about 30 mol% of lithium fluoride LiF. An additive, such as magnesia MgO, is added to it in a proportion of 30% by weight of electrolyte.

L'anode est réalisé comme ci-dessus à partir des poudres de l'alliage lithium-aluminium Li-Al et de l'électrolyte LiCl-LiF à raison de 10% en poids de Li-Al. The anode is produced as above from the powders of the lithium-aluminum alloy Li-Al and the electrolyte LiCl-LiF in an amount of 10% by weight of Li-Al.

Réalisée de la même façon que précédemment, la cathode contient du sulfure de fer FeS2 et l'électrolyte LiCl-LiF à raison de 30% en poids de FeS2.Carried out in the same way as above, the cathode contains iron sulfide FeS2 and the electrolyte LiCl-LiF at a rate of 30% by weight of FeS2.

On a procédé au test électrochimique d'un monocouple selon l'invention, comportant l'anode de Li-Al, la pastille d'électrolyte LiCl-LiF et la cathode de FeS2. La courbe de décharge 2 selon l'invention est montrée par la figure 1. On observe une tension à mi-décharge de 1,79V, et une durée de décharge de 13,5 minutes jusqu'à la tension d'arrêt de 1,5V. An electrochemical test was carried out on a monocouple according to the invention, comprising the Li-Al anode, the LiCl-LiF electrolyte tablet and the FeS2 cathode. The discharge curve 2 according to the invention is shown in FIG. 1. A mid-discharge voltage of 1.79V is observed, and a discharge duration of 13.5 minutes up to the stop voltage of 1, 5V.

Ce résultat correspond à une augmentation de la durée de la décharge de l'ordre de 45% par rapport à l'art antérieur.This result corresponds to an increase in the duration of discharge of the order of 45% compared to the prior art.

Un autre test électrochimique a été réalisé avec un courant impulsionnel, comme le montre la figure 2. La décharge est effectuée à une température de 500il, avec une densité de courant impulsionnel de lA/cm2 imposée pendant 5 secondes suivies d'une période de repos de 10 secondes. Another electrochemical test was carried out with a pulse current, as shown in FIG. 2. The discharge is carried out at a temperature of 500 μl, with a pulse current density of lA / cm 2 imposed for 5 seconds followed by a period of rest 10 seconds.

La courbe de décharge 3 est obtenue avec un monocouple de l'art antérieur, identique à celui décrit précédemment. The discharge curve 3 is obtained with a monocouple of the prior art, identical to that described above.

On observe une tension à mi-décharge de 1,60V, et une durée de décharge de 12 impulsions jusqu'à la tension d'arrêt de 1,5V.A mid-discharge voltage of 1.60V is observed, and a discharge duration of 12 pulses up to the stop voltage of 1.5V.

Dans les mêmes conditions, on a testé un monocouple selon l'invention, identique à celui décrit plus haut. La courbe de décharge 4 obtenue est représentée sur la figure 2. On observe une tension à mi-décharge de 1,66V, et une durée de décharge de 22 impulsions jusqu'à la tension d'arrêt de 1,5V. Ce résultat correspond à une augmentation de la durée de la décharge de l'ordre de 83% par rapport à l'art antérieur.  Under the same conditions, a monocouple according to the invention was tested, identical to that described above. The discharge curve 4 obtained is shown in FIG. 2. A mid-discharge voltage of 1.66V is observed, and a discharge duration of 22 pulses up to the stop voltage of 1.5V. This result corresponds to an increase in the duration of discharge of the order of 83% compared to the prior art.

On a effectué encore un autre test électrochimique où la décharge est effectuée en courant impulsionnel dans les mêmes conditions que le test représenté sur la figure 2, mais à 550"C.  Yet another electrochemical test was carried out in which the discharge is carried out in pulse current under the same conditions as the test shown in FIG. 2, but at 550 "C.

La courbe de décharge 5 est obtenue sur le monocouple de l'art antérieur décrit ci-dessus. On observe une tension à mi-décharge de 1,62V, et une durée de décharge de 13 impulsions jusqu'à la tension d'arrêt de 1,5V. The discharge curve 5 is obtained on the monocouple of the prior art described above. A mid-discharge voltage of 1.62V is observed, and a discharge duration of 13 pulses up to the stop voltage of 1.5V.

Dans les mêmes conditions, on a testé le monocouple selon l'invention, identique à celui précédemment décrit. La courbe de décharge 6 obtenue est représentée sur la figure 3. On observe une tension à mi-décharge de 1,74V, et une durée de décharge de 24 impulsions jusqu'à la tension d'arrêt de 1,5V. Ce résultat correspond à une augmentation de la durée de la décharge de l'ordre de 85% par rapport à l'art antérieur. Under the same conditions, the monocouple according to the invention was tested, identical to that previously described. The discharge curve 6 obtained is shown in FIG. 3. A mid-discharge voltage of 1.74V is observed, and a discharge duration of 24 pulses up to the stop voltage of 1.5V. This result corresponds to an increase in the duration of discharge of the order of 85% compared to the prior art.

EXEMPLE 2: Générateur à anode lithium-silicium
On a représenté sur la figure 4 des courbes de décharge effectuée avec une densité de courant continu de 0,1A/cm2, à une température de 500ex. La tension d'arrêt correspond à 75% de la tension de début de décharge, soit dans le cas présent à 1,60 Volts (tension de début de décharge d'environ 2,15 Volts).
EXAMPLE 2 Generator with Lithium-Silicon Anode
FIG. 4 shows discharge curves carried out with a direct current density of 0.1 A / cm 2, at a temperature of 500ex. The stop voltage corresponds to 75% of the start of discharge voltage, in this case 1.60 Volts (start of discharge voltage of about 2.15 Volts).

De la même manière que décrit dans l'exemple 1, on a réalisé un électrolyte selon l'art antérieur composé de l'eutectique LiCl-KCl. La structure d'accueil est constituée par l'ajout d'un additif, tel que la magnésie MgO, dans une proportion de 30% en poids d'électrolyte. In the same manner as described in Example 1, an electrolyte according to the prior art composed of the eutectic LiCl-KCl was produced. The reception structure is constituted by the addition of an additive, such as magnesia MgO, in a proportion of 30% by weight of electrolyte.

L'anode est réalisée comme dans l'exemple 1 à partir des poudres de l'alliage lithium-silicium Li-Si et de l'électrolyte LiCl-KCl à raison de 10% en poids de Li-Si.  The anode is produced as in Example 1 from the powders of the lithium-silicon alloy Li-Si and the electrolyte LiCl-KCl in an amount of 10% by weight of Li-Si.

Fabriquée comme décrit dans l'exemple 1, la cathode contient du sulfure de fer FeS2 et l'électrolyte LiCl-KCl à raison de 30% en poids de FeS2. Manufactured as described in Example 1, the cathode contains iron sulfide FeS2 and the electrolyte LiCl-KCl in an amount of 30% by weight of FeS2.

On procède ensuite au test électrochimique d'un monocouple selon l'art antérieur comportant l'anode de
Li-Si, la pastille d'électrolyte LiCl-KCl et la cathode de
FeS2. Sur la courbe de décharge 7 donnée par la figure 4, on observe une tension à mi-décharge de 1,88V, et une durée de décharge de 8,2 minutes jusqu'à la tension d'arrêt de 1,60V.
An electrochemical test is then carried out on a monocouple according to the prior art comprising the anode of
Li-Si, the electrolyte tablet LiCl-KCl and the cathode of
FeS2. On the discharge curve 7 given in FIG. 4, a mid-discharge voltage of 1.88V is observed, and a discharge duration of 8.2 minutes up to the stop voltage of 1.60V.

Selon l'invention, on réalise un électrolyte composé de l'eutectique LiCl-LiF, auquel on ajoute un additif, tel que MgO, dans une proportion de 30% en poids d'électrolyte. According to the invention, an electrolyte composed of the eutectic LiCl-LiF is produced, to which an additive, such as MgO, is added in a proportion of 30% by weight of electrolyte.

De même que ci-dessus, l'anode est réalisée par le mélange des poudres de l'alliage lithium-silicium Li-Si et de l'électrolyte LiCl-LiF à raison de 10% en poids de Li-Si. As above, the anode is produced by mixing the powders of the lithium-silicon alloy Li-Si and the electrolyte LiCl-LiF in an amount of 10% by weight of Li-Si.

De la même façon, la cathode contient du sulfure de fer FeS2 et l'électrolyte LiCl-LiF à raison de 30% en poids de FeS2.Similarly, the cathode contains iron sulfide FeS2 and the electrolyte LiCl-LiF in an amount of 30% by weight of FeS2.

On a procédé au test électrochimique d'un monocouple selon l'invention, comportant l'anode de Li-Si, la pastille d'électrolyte LiCl-LiF et la cathode de FeS2. La courbe de décharge 8 selon l'invention est montrée par la figure 4. On observe une tension à mi-décharge de 1,92V, et une durée de décharge de 14 minutes jusqu'à la tension d'arrêt de 1,60V. An electrochemical test was carried out on a monocouple according to the invention, comprising the Li-Si anode, the LiCl-LiF electrolyte tablet and the FeS2 cathode. The discharge curve 8 according to the invention is shown in FIG. 4. A mid-discharge voltage of 1.92V is observed, and a discharge duration of 14 minutes up to the stop voltage of 1.60V.

Ce résultat correspond à une augmentation de la durée de la décharge de l'ordre de 70% par rapport à l'art antérieur.This result corresponds to an increase in the duration of discharge of the order of 70% compared to the prior art.

EXEMPLE 3: Générateur rechargeable
Sur la figure 5 sont représentées les courbes de cyclage d'un générateur électrochimique rechargeable selon l'art antérieur et d'un générateur électrochimique rechargeable selon l'invention. Le cyclage est réalisé à une densité de courant continu de 50mA/cm2 et une température de 500 C.
EXAMPLE 3: Rechargeable generator
FIG. 5 shows the cycling curves of a rechargeable electrochemical generator according to the prior art and of a rechargeable electrochemical generator according to the invention. Cycling is carried out at a direct current density of 50mA / cm2 and a temperature of 500 C.

De la même manière que décrit dans l'exemple 1, on a réalisé un électrolyte selon l'art antérieur composé de l'eutectique LiCl-KCl. La structure d'accueil de l'électrolyte est constituée par l'ajout d'un additif, tel que la magnésie MgO, dans une proportion de 30% en poids d'électrolyte. In the same manner as described in Example 1, an electrolyte according to the prior art composed of the eutectic LiCl-KCl was produced. The receiving structure of the electrolyte is constituted by the addition of an additive, such as magnesia MgO, in a proportion of 30% by weight of electrolyte.

L'anode est réalisée comme dans l'exemple 1 à partir des poudres de l'alliage lithium-aluminium Li-Al et de l'électrolyte LiCl-KCl à raison de 10% en poids de Li-Al. The anode is produced as in Example 1 from the powders of the lithium-aluminum alloy Li-Al and the electrolyte LiCl-KCl in an amount of 10% by weight of Li-Al.

Fabriquée comme décrit dans l'exemple 1, la cathode contient du sulfure de fer FeS2 et l'électrolyte LiCl-KCl à raison de 30% en poids de FeS2. Manufactured as described in Example 1, the cathode contains iron sulfide FeS2 and the electrolyte LiCl-KCl in an amount of 30% by weight of FeS2.

On procède ensuite au test électrochimique du générateur électrochimique comportant l'anode de Li-Al, la pastille d'électrolyte LiCl-KCl et la cathode de FeS2. The electrochemical test of the electrochemical generator comprising the Li-Al anode, the LiCl-KCl electrolyte tablet and the FeS2 cathode is then carried out.

La décharge initiale s'effectue selon la courbe 9 de la figure 5 jusqu'à une tension d'arrêt de 1,5 Volts; la tension à mi-décharge est de 1,70 Volts pour une durée totale de décharge de 20 minutes. La recharge est ensuite réalisée jusqu'à une tension d'arrêt de 2.15 Volts (courbe 10). Une seconde décharge est obtenue dans les mêmes conditions que la décharge initiale qui est donnée par la courbe 11; la tension à mi-décharge est de 1,71 Volts et la durée de la décharge de 16 minutes. The initial discharge is carried out according to curve 9 in FIG. 5 up to a stop voltage of 1.5 volts; the mid-discharge voltage is 1.70 Volts for a total discharge time of 20 minutes. Recharging is then carried out to a stop voltage of 2.15 Volts (curve 10). A second discharge is obtained under the same conditions as the initial discharge which is given by curve 11; the mid-discharge voltage is 1.71 Volts and the duration of the discharge is 16 minutes.

De la même manière que ce qui est décrit précédemment, on réalise selon l'invention un électrolyte qui est l'eutectique LiCl-LiF de point de fusion de l'ordre de 485 C, composé d'environ 70% molaire de chlorure de lithium
LiCl et d'environ 30% molaire de fluorure de lithium LiF. On lui ajoute un additif, tel que la magnésie MgO, comme structure d'accueil dans une proportion de 30% en poids d'électrolyte.
In the same way as that described above, an electrolyte is produced according to the invention which is the eutectic LiCl-LiF with a melting point of the order of 485 C, composed of approximately 70 mol% of lithium chloride
LiCl and about 30 mol% of lithium fluoride LiF. An additive, such as magnesia MgO, is added to it as a reception structure in a proportion of 30% by weight of electrolyte.

L'anode est réalisé comme ci-dessus à partir des poudres de l'alliage lithium-aluminium Li-Al et de l'électrolyte LiCl-LiF à raison de 10% en poids de Li-Al. The anode is produced as above from the powders of the lithium-aluminum alloy Li-Al and the electrolyte LiCl-LiF in an amount of 10% by weight of Li-Al.

Réalisée de la même façon que précédemment, la cathode contient du sulfure de fer FeS2 et l'électrolyte LiCl-LiF à raison de 30% en poids de FeS2.Carried out in the same way as above, the cathode contains iron sulfide FeS2 and the electrolyte LiCl-LiF at a rate of 30% by weight of FeS2.

On a procédé au test électrochimique du générateur électrochimique selon l'invention, comportant l'anode de
Li-Al, la pastille d'électrolyte LiCl-LiF et la cathode de
FeS2.
The electrochemical test of the electrochemical generator according to the invention was carried out, comprising the anode of
Li-Al, the electrolyte tablet LiCl-LiF and the cathode of
FeS2.

La courbe de décharge initiale 12 du générateur selon l'invention est montrée par la figure 5. On observe une tension à mi-décharge de 1,73V, et une durée de décharge de 33 minutes jusqu'à la tension d'arrêt de 1,5V. Ce résultat correspond à une augmentation de la durée de la décharge de l'ordre de 65% par rapport à l'art antérieur. The initial discharge curve 12 of the generator according to the invention is shown in FIG. 5. A mid-discharge voltage of 1.73V is observed, and a discharge duration of 33 minutes until the stop voltage of 1 , 5V. This result corresponds to an increase in the duration of discharge of the order of 65% compared to the prior art.

Après recharge du générateur jusqu'à une tension de 2,15 Volts, une seconde décharge est effectuée dans les mêmes conditions que la décharge initiale. La tension à mi-décharge est de 1,71 Volts pour une durée de décharge de 30 minutes, soit une augmentation de la durée de la décharge de 87% par rapport à un générateur de l'art antérieur. After recharging the generator to a voltage of 2.15 volts, a second discharge is carried out under the same conditions as the initial discharge. The mid-discharge voltage is 1.71 Volts for a discharge time of 30 minutes, an increase in the duration of the discharge by 87% compared to a generator of the prior art.

Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. En particulier, on pourra sans sortir du cadre de l'invention remplacer tout moyen par un moyen équivalent.  Of course, the present invention is not limited to the embodiments described, but it is capable of numerous variants accessible to those skilled in the art without departing from the spirit of the invention. In particular, without going beyond the scope of the invention, any means can be replaced by equivalent means.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1./ Générateur électrochimique au lithium fonctionnant audessus de 4850C comprenant: - au moins une anode choisie parmi les alliages de lithium et le lithium inséré dans une structure d'accueil métallique, - au moins une cathode contenant un sulfure métallique, - et un électrolyte intégré dans une structure d'accueil, caractérisée par le fait que ledit électrolyte est constitué d'un mélange eutectique de chlorure de lithium et de fluorure de lithium de point de fusion compris entre 4850C et 5500 C, la proportion molaire dudit chlorure de lithium étant comprise entre 60% et 80%, et celle dudit fluorure de lithium étant comprise entre 40% et 20%.1. / Electrochemical lithium generator operating above 4850C comprising: - at least one anode chosen from lithium alloys and lithium inserted in a metallic receiving structure, - at least one cathode containing a metallic sulfide, - and an electrolyte integrated into a reception structure, characterized in that said electrolyte consists of an eutectic mixture of lithium chloride and lithium fluoride with a melting point of between 4850C and 5500 C, the molar proportion of said lithium chloride being between 60% and 80%, and that of said lithium fluoride being between 40% and 20%. 2./ Générateur électrochimique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite structure d'accueil est un additif choisi parmi la silice, la magnésie, et l'alumine, et le nitrure de bore, dans une proportion comprise entre 15% et 50% en poids dudit électrolyte.2. / an electrochemical generator according to claim 1, characterized in that said receiving structure is an additive chosen from silica, magnesia, and alumina, and boron nitride, in a proportion of between 15% and 50% by weight of said electrolyte. 3./ Générateur électrochimique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ladite anode est composée d'un mélange d'un alliage de lithium choisi parmi le lithium-aluminium et le lithiumsilicium, et dudit électrolyte dans une proportion comprise entre 5% et 30% en poids dudit alliage. 3. / electrochemical generator according to one of the preceding claims, characterized in that said anode is composed of a mixture of a lithium alloy chosen from lithium aluminum and lithium silicon, and said electrolyte in a proportion between 5% and 30% by weight of said alloy. 4./ Générateur électrochimique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ladite cathode est composée d'un mélange de sulfure de fer et dudit électrolyte dans une proportion comprise entre 15% et 50% en poids du sulfure de fer.4. / electrochemical generator according to one of the preceding claims, characterized in that said cathode is composed of a mixture of iron sulfide and said electrolyte in a proportion between 15% and 50% by weight of iron sulfide. 5./ Générateur électrochimique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est rechargeable. 5. / electrochemical generator according to one of the preceding claims, characterized in that it is rechargeable.
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