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Au final, la réaction globale de décharge est la suivante (3), et se produit à une tension d’environ 2,15 V: 16Li+S8 →8Li2S (3) En raison de la faible masse molaire du soufre, et du fait que deux électrons peuvent être échangés par atome de soufre, la capacité théorique de stockage massique du soufre est très importante, de 1675 mAh gsoufre-1. Une particularité du système Li/S réside dans son mécanisme de charge/décharge atypique et complexe. En effet, la technologie Li/S n’est pas basée sur des réactions d’insertion/désintercalation du lithium dans une structure hôte. De même, la réaction du soufre avec le lithium n’entraine pas la formation directe du composé Li2S. En revanche, la décharge s’accompagne de la formation d’un nombre important d’intermédiaires réactionnels, appelés polysulfures de lithium (Li2Sx, 3 < x ≤ 8), qui sont solubles dans l’électrolyte organique. Les propriétés de ces intermédiaires polysulfures (leurs couleurs en solution, leurs solubilités, etc.) sont très dépendantes de la taille des chaines soufrées. Ainsi, nous pouvons distinguer plusieurs groupes de polysulfures de lithium : (i) les polysulfures à chaines longues, i.e. Li2S8, Li2S6; (ii) les polysulfures à chaines intermédiaires, i.e. Li2S4; (iii) les polysulfures à chaines courtes, i.e. Li2S3, Li2S2 and Li2S. Plus la taille de la chaine soufrée est courte, moins le polysulfure de lithium sera soluble dans l’électrolyte. Ainsi, le produit de fin de décharge Li2S est quant à lui parfaitement insoluble dans l’électrolyte. Lors de la décharge, la molécule de soufre S8 cyclique est ouverte par réduction du soufre, et les premiers polysulfures Li2S8 sont formés. Au cours de la décharge, la longueur des chaines de polysulfures est progressivement réduite lorsque la réduction du soufre se poursuit en solution. En fin de décharge, le composé solide Li2S est formé. Cette réaction de décharge se caractérise par deux quasi-plateaux de potentiel : à 2,4 V et 2,1 V (Figure 1b). De manière simplifiée, le plateau à haute tension est attribué à la réduction du soufre et à la formation des polysulfures à chaines longues. La plage de potentiel intermédiaire (2,4 – 2,1 V) correspond à la période pendant laquelle la réaction électrochimique a lieu en solution, et tous les polysulfures de lithium sont dissous dans 250PDF Image | Accumulateur Lithium Soufre
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