Isıl pil; ani elektrik ihtiyacının karşılanabilmesi için herhangi bir sistemde kullanılan, yüksek enerji yoğunluğuna sahip pil olarak tanımlayabiliriz.

Kompakt boyutlara sahip olup; az bakım gerektirirler. Havayla teması engellenecek şekilde korundukları zaman, performans kaybı yaşamadan saklanabilirler. Isıl pilleri, oldukça sağlam tasarımı sayesinde uçuş şartlarında da rahatlıkla kullanılabilmektedir. Bu sebeplerle ısıl piller sert askeri uygulamalar için mükemmel bir güç kaynağıdır. Ağırlıklı olarak füzeler, roketler, torpidolar, güdüm kitleri, tapalar, akustik karıştırıcı / aldatıcılar vb. gibi sistemlerde kullanılır.

Isıl pillerinde, lityum klorür ve potasyum klorür karışımı elektrolitler kullanılır. Elektrolitler oda sıcaklığında katı ve eylemsiz bir halde bulunurlar ki bu uzun raf ömürlerinin (15-20 yıl) sebebidir. Geçmişte kullanılan kalsiyum veya magnezyum anotların yerine, lityum anotlar kullanılmaktadır. Bazı durumlarda lityum anotlar, çalışma sıcaklığında eriyebilirler ve bu eriyen anotların katoda ulaşması, sistemin kısa devre yapmasına sebep olur. Bunun önüne geçilmek için anotlar, silikon veya alüminyum alaşımlı üretilir veya yüzey gerilimine sahip demir kalıpların içerisinde bulunur. Katotlar kromat veya sülfürden yapılır. Sisteme verilen küçük bir enerjiyle sistem aktive edilir.  Tipik bir ısıl pili, her birinde anot, katot, elektrolit ve ısı topakları bulunan hücre yığınlarından meydana gelir. Pilin çalışma sıcaklığı, 500 ila 700 Santigrat derece arasındadır. Isı topaklarının yanması sonucu bu sıcaklığa ulaşılabilir. Aktivasyon denilen bu süreç; 0, 2 saniye gibi kısa bir sürede gerçekleşir.

Bu yüksek çalışma sıcaklığını korumak ve de yakın bileşenlerin yüksek sıcaklıktan etkilenmesini en aza indirmek için hücre yığını izole edilir. Aktive olan pil çalışma sıcaklığının altına düşerse fonksiyonel olmaktan çıkar. Pilin ömrü izolasyonun seviyesine ve malzemenin (anot ve katot) mevcudiyetine bağlıdır. Aktive pil, aşırı sıcaklık gibi sert çevre koşullarına karşı biraz daha duyarlı olmakla birlikte, önemli darbe, titreşim ve ivme altında verimli bir şekilde çalışır. Bir kez devreye giren pil, en üst gerilimi elde eder ve maddenin kullanımı doğrultusunda yavaş yavaş gerilimini kaybeder. Güç çıkışları birkaç kilowatt'a çıkabileceği gibi bu gücü birkaç saat boyunca koruyabilirler.  Kısacası ısıl pillerinin temel prensibi, sıcaklıktan elektrik gücü elde edilmesi ve bu gücün kullanıldığı alandaki (füze sistemleri vb. ) elektrik-elektronik devrelerin kaynağı olmasıdır.

Ülkemizde de bu alanda sevindirici gelişmeler yaşandı. TÜBİTAK SAGE (Savunma Sanayii Araştırma ve Geliştirme Enstitüsü) tarafından tamamen yurtiçi kaynaklar kullanılarak, şu ana kadar on beş farklı ısıl pil tasarlandı ve üretimi yapıldı. 2002 yılında başladıkları bu Ar-Ge faaliyetleri, 2006 yılında yapılan ilk tasarım, üretim ve testler ile devam etti. 2012 yılında üretilen ısıl pillerin ihracatı yapılmaya başlandı ve 2013 itibariyle yaklaşık 3. 000 metrekare alana sahip ısıl pil üretim altyapısı faaliyete geçirildi.