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Chapitre 13 : Électrochimie des solides. Conducteurs ioniques. Piles
Exercice 13.2. Piles au lithium
Considérons les piles au lithium suivantes, dont l’électrolyte solide (ES)
est l’iodure LiI :
a) Piles utilisées pour les stimulateurs cardiaques et les calculatrices de
poche, fabriquées par centaines de milliers d’exemplaires :
Acier (−)|Li|LiI (ES)|I 2 (P 2 VP)|acier (+)
P 2 VP est le complexe I 2 -poly-2-vinyle-pyridine à 92-94 % d’iode.
b) Piles sans autodécharge pouvant être stockées pendant 2 ans :
Acier (−)|Li|LiI-Al 2 O 3 (ES)|PbI 2 , PbS|acier (+)
c) Piles utilisées pour les calculatrices et dans les têtes de forages pétroliers :
Acier (−)|Li|LiI-Li 4 P 2 S 7 (ES)|TiS 2 |acier (+)
1
◦ ) Quelles sont les réactions que l’on peut considérer aux interfaces
ES-électrodes ?
2
◦ ) Quelle est la réaction chimique bilan se produisant dans chacune de ces
piles et quelle est la grandeur thermodynamique que l’on peut déterminer ?
Considérons successivement les différentes piles :
a) Acier (-) (électrode 1) |Li |LiI (≡ Li
+ + I
− ) (ES) |I 2 (P 2 VP) |acier (+)
(électrode 2)
P 2 VP est le complexe I 2 -poly-2-vinyle-pyridine à 92-94 % d’iode duquel l’iode
peut être libéré.
Les réactions aux interfaces électrode-électrolyte solide (ES) sont les suivantes :
– Interface ES-électrode 1 : Li (électrode 1) = Li
+ (dans ES) + e
−
En termes de potentiels (électro)chimiques, cet équilibre conduit à :
µ Li = ˜
µ Li + + ˜
µ e (1)
– Interface ES-électrode 2 : 2 I
− (ES) = I 2 (dans P 2 VP) + 2 e
−
d’où :
2˜ µ e (2) + µ I2 = 2˜ µ I −
Chapitre 13 : Électrochimie des solides. Conducteurs ioniques. Piles
Exercice 13.2. Piles au lithium
Considérons les piles au lithium suivantes, dont l’électrolyte solide (ES)
est l’iodure LiI :
a) Piles utilisées pour les stimulateurs cardiaques et les calculatrices de
poche, fabriquées par centaines de milliers d’exemplaires :
Acier (−)|Li|LiI (ES)|I 2 (P 2 VP)|acier (+)
P 2 VP est le complexe I 2 -poly-2-vinyle-pyridine à 92-94 % d’iode.
b) Piles sans autodécharge pouvant être stockées pendant 2 ans :
Acier (−)|Li|LiI-Al 2 O 3 (ES)|PbI 2 , PbS|acier (+)
c) Piles utilisées pour les calculatrices et dans les têtes de forages pétroliers :
Acier (−)|Li|LiI-Li 4 P 2 S 7 (ES)|TiS 2 |acier (+)
1
◦ ) Quelles sont les réactions que l’on peut considérer aux interfaces
ES-électrodes ?
2
◦ ) Quelle est la réaction chimique bilan se produisant dans chacune de ces
piles et quelle est la grandeur thermodynamique que l’on peut déterminer ?
Considérons successivement les différentes piles :
a) Acier (-) (électrode 1) |Li |LiI (≡ Li
+ + I
− ) (ES) |I 2 (P 2 VP) |acier (+)
(électrode 2)
P 2 VP est le complexe I 2 -poly-2-vinyle-pyridine à 92-94 % d’iode duquel l’iode
peut être libéré.
Les réactions aux interfaces électrode-électrolyte solide (ES) sont les suivantes :
– Interface ES-électrode 1 : Li (électrode 1) = Li
+ (dans ES) + e
−
En termes de potentiels (électro)chimiques, cet équilibre conduit à :
µ Li = ˜
µ Li + + ˜
µ e (1)
– Interface ES-électrode 2 : 2 I
− (ES) = I 2 (dans P 2 VP) + 2 e
−
d’où :
2˜ µ e (2) + µ I2 = 2˜ µ I −