Étude des mécanismes réactionnels à haute température dans les piles thermiques. Application à la compréhension de l'autodécharge et de l'autochauffage
Ces travaux de thèse portent sur la compréhension des mécanismes réactionnels siégeant au sein des piles thermiques. Il s agit d un type de générateur électrique primaire fonctionnant à haute température. L'utilisation de matériaux extrêmement réactifs dans les électrodes des cellules électroch...
Uloženo v:
| Hlavní autor: | |
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| Další autoři: | , , , , , |
| Médium: | Thèse numérique |
| Jazyk: | Français |
| Vydáno: |
2025.
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| Témata: | |
| Poznámka: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU Partenaire(s) de recherche : CEMHTI - Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Lorenzo Stievano (Président du jury) ; Gwenaëlle Rousse, Pierre Chamelot, Emmanuel Véron, Luc Faget (Membre(s) du jury) ; Gwenaëlle Rousse, Pierre Chamelot (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Study of high temperature reaction mechanisms in thermal batteries. Application to self-discharge and self-heating phenomena |
| Shrnutí: | Ces travaux de thèse portent sur la compréhension des mécanismes réactionnels siégeant au sein des piles thermiques. Il s agit d un type de générateur électrique primaire fonctionnant à haute température. L'utilisation de matériaux extrêmement réactifs dans les électrodes des cellules électrochimiques (sulfures, alliages de lithium, sels fondus), associée aux conditions de haute température, provoque des processus physico-chimiques indésirables. Ces derniers consomment une partie de la capacité coulombique du générateur, réduisant alors la capacité disponible pour la décharge galvanique. Ces phénomènes sont regroupés sous le terme d autodécharge. En outre, certaines de ces réactions peuvent être exothermiques, provoquant une augmentation de la température du système. Ces effets sont désignés sous le terme d autochauffage, qui, dans des cas extrêmes, peut entraîner un emballement thermique et compromettre l'intégrité du générateur. À travers une approche multi-échelle, multi-technique, et in situ lorsque cela était possible, ces travaux ont permis d'approfondir la compréhension des mécanismes de décharge électrochimique. L étude a aussi permis de caractériser et de quantifier les processus de dégradation thermique affectant l ensemble des matériaux composant les cellules électrochimiques. Les analyses de caractérisation effectuées sur des cellules post mortem ainsi que sur des cellules complètes en conditions in situ ont révélé plusieurs réactions nuisibles et permis d identifier différents phénomènes exothermiques. Par ailleurs, ces recherches ont conduit au développement d'outils instrumentaux et méthodologiques spécifiques pour étudier les matériaux de piles thermiques, aussi bien à température ambiante qu'in situ à haute température. This thesis work focuses on understanding the reaction mechanisms that occur during thermal batteries operation, a type of primary electrical generator working at high temperatures. The use of highly reactive materials in electrochemical cell electrodes (sulfides, lithium alloys, molten salts), combined with high-temperature conditions,leads to undesirable physico-chemical processes. These consume part of the generator's coulombic capacity, reducing the capacity available for galvanic discharge. These phenomena are referred to as self-discharge. In addition, some of these reactions can be exothermic, causing a rise in system temperature. These effects are referred to asself heating, which in extreme cases can result in thermal runaway and compromise the integrity of the generator. Using a multi-scale, multi-technique approach, and in situ when possible, this work has enabled us to gain a deeper understanding of electrochemical discharge mechanisms. The study also allows us to characterize and quantify the thermal degradation processes affecting all the materials composing electrochemical cells. Characterization analyses carried out on post mortem cells, as well as on complete cells under in situ conditions, revealed several damaging reactions and identified various exothermic phenomena. In addition, this research has led to the development of specific instrumental and methodological tools for studying thermal cell materials, both at ambient temperature and in situ at high temperatures. |
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| Popis jednotky: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU Partenaire(s) de recherche : CEMHTI - Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Lorenzo Stievano (Président du jury) ; Gwenaëlle Rousse, Pierre Chamelot, Emmanuel Véron, Luc Faget (Membre(s) du jury) ; Gwenaëlle Rousse, Pierre Chamelot (Rapporteur(s)) |
| Přístup: | Thèse confidentielle jusqu'au 02 octobre 2050 |