锂电池试题诺贝尔奖锂电池能否成为辽宁高考热点？这份锂电池的试题请收藏|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

诺贝尔奖锂电池能否成为辽宁高考热点？这份锂电池的试题请收藏

当地时间10月9日，瑞典皇家科学院宣布，将2019年诺贝尔化学奖授予约翰·B·古迪纳夫（John B. Goodenough）、M·斯坦利·威廷汉（M. Stanley Whittingham ）、吉野彰（Akira Yoshino），以表彰他们为锂离子电池 发展做出贡献。

与前几年的诺贝化学奖不同，这次得奖的电池领域可是实实在在与我们考生相关 的，那么2020年的高考会不会出现关于锂电池的试题？极有可能！ 因此我们整理了出一份关于锂电池的试题，看一下大家对电池知识的掌握程度吧！

1 ．全固态锂硫电池能量密度高、成本低 , 其工作原理如图所示 , 其中电极 a 常用掺有石墨烯的 S8 材料 , 电池反应为：16Li+xS 8 =8Li 2 S x (2⩽x⩽8). 下列说法错误的是 ( )

A ．电池工作时 , 正极可发生反应：2Li 2 S 6 +2Li++2e − =3Li 2 S 4

B ．电池充电时间越长 , 电池中的 Li 2 S 2 量越多

C ．石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性

D ．电池工作时，外电路中流过 0.04mol 电子，负极材料减重 0.28g

2． LiFePO 4 电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为 FePO 4 ＋ Li=LiFePO 4 ，电池的正极材料是 LiFePO 4 ，负极材料是石墨，含 Li ＋导电固体为电解质。下列有关 LiFePO 4 电池说法正确的是 ( )

A ．可加入硫酸以提高电解液的导电性

B ．放电时电池内部 Li ＋向负极移动

C ．充电过程中，电池正极材料的质量增加

D ．放电时电池正极反应为 FePO 4 ＋ Li ＋＋ e － =LiFePO 4

3 ．热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水 LiCl-KCl 混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为：PbSO 4 +2LiCl+Ca ＝ CaCl 2 +Li 2 SO 4 +Pb 。下列有关说法不正确的是

A ．放电时，电子由 Ca 电极流出

B ．放电过程中， Li + 向 PbSO 4 电极移动

C ．每转移 0.2mol 电子，理论上生成 20.7 g Pb

D ．负极反应式：PbSO 4 +2e - +2Li + ＝ Li 2 SO 4 +Pb

4．锂电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为

负极反应： C 6 Li － xe － = C 6 Li 1-x ＋ xLi + （ C 6 Li 表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料）

正极反应： Li 1-x MO 2 ＋ xLi + ＋ x e - = LiMO 2 （ LiMO 2 表示含锂的过渡金属氧化物）

下列有关说法正确的是

A ．锂电池充电时电池反应为 C 6 Li ＋ Li 1-x MO 2 = LiMO 2 ＋ C 6 Li 1-x

B ．在电池反应中，锂、锌、银、铅各失去 1mol 电子，金属锂所消耗的质量最小

C ．锂电池放电时电池内部 Li + 向负极移动

D ．锂电池充电时阴极反应为 C 6 Li 1-x ＋ xLi + ＋ xe － = C 6 Li

5 ．已知电池的比能量是参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小。有关下述两种电池说法正确的是 ( )

锂离子电池的总反应为：LixC ＋ Li 1 － x CoO 2 C ＋ LiCoO 2

锂硫电池的总反应为： 2Li ＋ S Li 2 S

A ．锂离子电池放电时， Li ＋向负极迁移

B ．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应

C ．理论上两种电池的比能量相同

D ．右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电

6. 水溶液锂电池是当今锂电池研发的前沿和方向之一，它用普通的水溶液替换传统锂电池中的有机电解质溶液。我国化学家研发的一种水锂电池采用复合膜包裹的金属锂作负极，锰酸锂 (LiMn 2 O 4 ) 作正极，以 0.5 mol·L −1 Li 2 SO 4 水溶液作电解质，工作时电池的总反应为：LiMn 2 O 4 +Li Li 2 Mn 2 O 4 。下列有关该电池的说法不正确的是

A ．该电池放电时，溶液中的锂离子向电极 b 移动

B ．该电池的负极反应式为：2Li+2H 2 O 2LiOH+H 2 ↑

C ．负极产生等量电子时，消耗锂的质量比用钠时少

D ．电池充电时的阳极反应式为：Li 2 Mn 2 O 4 −e − LiMn 2 O 4 +Li +

7.金属锂燃料电池是一种新型电池，比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时也无需充电 , 用作燃料电池时 , 可更换正极的水性电解液和卡盒以及负极的金属锂就可以连续使用 , 分离出的氢氧化锂可采用电解其熔融物法回收锂而循环使用。其工作示意图见图，下列说法不正确的是

A ．放电时 , 负极的电极反应式为 Li-e - =Li +

B ．熔融的氢氧化锂用惰性电极电解再生时，金属锂在阴极得到

C ．有机电解液可以是乙醇等无水有机物

D ．放电时，正极的电极反应式为：2H 2 O+O 2 +4e - =4OH -

8.科学家研发出一种新型水溶液锂电池，采用复合膜包裹的金属锂作负极，锰酸锂 (LiMn 2 O 4 ) 作正极，以 0.5 mol/Li 2 SO 4 水溶液作电解质溶液。电池充、放电时， LiMn 2 O 4 与 Li 2 Mn 2 O 4 可以相互转化。下列有关该电池的说法正确的是

A ．该电池放电时，溶液中的 SO 4 2- 向电极 b 移动

B ．该电池负极的电极反应式为 :2Li+2H 2 O==2LiOH+H 2 ↑

C ．电池充电时，外加直流电源的正极与电极 a 相连

D ．电池充电时，阳极的电极反应式为 :Li 2 Mn 2 O 4 -e - ==LiMn 2 O 4 +Li +

9.特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂电池，其工作原理如下图， A 极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导 Li + 的高分子材料，隔膜只允许 Li + 通过，电池反应式 Li x C 6 +Li 1-x CoO 2 C 6 +LiCoO 2 。下列说法不正确的是

A ．放电时电子从 A 极通过导线流向 B 极 B ．放电时 A 是负极

C ．放电时 Li + 从右向左定向迁移 D ．钴酸锂电池为二次电池

10.锂硫电池由于具有高比能量以及硫廉价易得等优势而受到人们的广泛关注。锂一硫电池的正极材料主要由单质硫和一些高导电性材料复合而成，金属锂片作为负极，正负极之间用浸有电解液的隔膜隔开，其电池结构如图，下列说法不正确的是 ( )

A ．负极的电极反应式为 Li- e - =Li +

B ．正极材料中的石墨颗粒主要用于增强导电性

C ．电池工作时电子经导线流向正极，又经高氯酸锂介质流向 Li 极

D ．总反应方程式为 2Li+S =Li 2 S

答案将于官方微信公众号发布

锂电池试卷指南（常规结构解析）

前文“锂电池卷绕指南”中简单介绍了卷绕过程的关注焦点和注意事项，如必须确认极片覆盖和尺寸（卷芯宽度、厚度、极耳边距、中心距）等，当出现极片覆盖不良和尺寸异常时，应及时进行调整，防止制造批量不良品。因此，在正式卷绕之前，通常需要进行试卷流程，以确定极片长度和焊接位置，从而确保制造出符合要求的卷芯。

本文罗列了几种常见的卷芯结构（IIT、MIT、IMT、MMT、OOT），并对其试卷过程可能存在的问题进行了简单说明。

一、IIT结构

IIT（In-In-Tab）结构的卷芯，正负极耳均焊接在头部，极片入料时可以较好地控制极耳位置，通常极耳中心距和边距不良的情况较少。

附图1：IIT结构极片及极组示意图

附表1：IIT结构试卷问题及解决措施

二、MIT结构

MIT（Mid-In-Tab）结构的卷芯，正极耳焊接在极片中间，而负极耳焊接在头部，相比IIT结构，中心距和边距更难控制。

附图2：MIT结构极片及极组示意图

附表2：MIT结构试卷问题及解决措施

三、IMT结构

IMT（In-Mid-Tab）结构的卷芯，负极耳焊接在极片中间，而正极耳焊接在头部，与MIT结构类似。

附图3：IMT结构极片及极组示意图

附表3：IMT结构试卷问题及解决措施

四、MMT结构

MMT（Mid-Mid-Tab）结构的卷芯，正负极耳均焊接在极片中间，中心距和边距较难控制。

附图4：MMT结构极片及极组示意图

附表4：MMT结构试卷问题及解决措施

五、OOT结构

OOT（Out-Out-Tab）结构的卷芯，正负极耳均焊接在极片尾部，卷绕完成后才能确定极耳位置，与极片一致性关系较大，中心距和边距最难控制。

附图5：OOT结构极片及极组示意图

附表5：OOT结构试卷问题及解决措施

需要注意的是，卷芯尺寸、包覆情况等之间相互存在关联性，如MMT结构卷芯，正极片入料增加后，极耳中心距和正极耳边距都会减小，而负极片入料增加后，极耳边距会减小，而中心距会增大，因此，在调整极片尺寸或极耳位置时，切不可顾此失彼。

如此多的卷绕结构是基于电芯性能和制造工艺难易程度决定的，在此前“锂电池内阻估算程序”中，通过理论计算说明了极耳中置将会降低75%的集流体内阻，从而提高倍率性能。且有相关文献（高倍率锂电池极耳研究）研究了极耳焊接在不同位置的内阻和倍率性能，结果证实了极耳焊接越靠近极片中心，全电池内阻越小，倍率性能越好。

附图6：几种卷芯结构极耳焊接位置示意图