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Chapitre 13 : Électrochimie des solides. Conducteurs ioniques. Piles
– Interface ES-électrode 2 : il y a équilibre avec les ions iodures de l’ES
d’où :
PbI 2 = Pb + 2I
−
Il y a donc 2 réactions en parallèles :
d’une part :
2 Li (électrode 1) = 2 Li
+ (dans ES) + 2 e
−
PbI 2 + 2 e
− = Pb + 2 I
−
2 Li + PbI 2 = 2 LiI + Pb car LiI ≡ Li
+ + I
−
et d’autre part :
2 Li (électrode 1) = 2 Li
+ (dans ES) + 2 e
−
PbS + 2 e
− = Pb + S
2−
2 Li + PbS = Pb + Li 2 S car Li 2 S ≡ 2 Li
+ + S
2−
Comme dans l’exercice précédent, la force électromotrice de la pile est reliée aux enthalpies libres standards de formation du iodure et du sulfure de
lithium.
c) Piles utilisées pour les calculatrices et dans les têtes de forages pétroliers,
car elles supportent des températures de 150
◦ C :
Acier (−) |Li |LiI-Li 4 P 2 S 7 (ES) |TiS 2 |acier (+)
À l’interface électrode 1-ES, c’est toujours l’équilibre :
Li (électrode 1) = Li
+ (dans ES) + e
−
que l’on doit considérer. Mais l’utilisation de sulfure de titane, à l’électrode 2,
implique un équilibre entre le sulfure et les ions S
2− de l’électrolyte conjoint,
Li 4 P 2 S 7 . De plus, le lithium peut être incorporé à TiS 2 , si bien que là aussi
deux réactions sont à considérer :
TiS 2 + 4 e
− = Ti + 2 S
2−
et
TiS 2 + x Li
+ + x e
− = Li x TiS 2
Rappelons que le sulfure de titane est un semi-métal (Chimie des solides,
p. 454) et donc conducteur électronique. Si la pile est utilisée non comme
générateur mais comme récepteur, cela devient une méthode pour incorporer
le lithium à certaines structures.