2025年大學《能源化學》專業(yè)題庫——鋰離子電池的化學結構及性能考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種材料通常用作鋰離子電池的負極？A.層狀氧化物B.尖晶石型氧化物C.石墨D.聚陰離子型氧化物2.鋰離子電池在放電過程中，鋰離子主要從正極向哪里移動？A.負極B.電解質(zhì)C.隔膜D.外電路3.下列哪種電解質(zhì)通常用于鋰離子電池？A.硫酸溶液B.鹽酸溶液C.碳酸酯類溶液D.蒸餾水4.隔膜在鋰離子電池中的作用是？A.導電B.儲存鋰離子C.隔離正負極D.提供反應場所5.鋰離子電池的能量密度主要取決于？A.電解質(zhì)的種類B.正負極材料的體積C.正負極材料的比容量D.電池的形狀6.下列哪種因素不會影響鋰離子電池的循環(huán)壽命？A.正負極材料的結構B.電解質(zhì)的穩(wěn)定性C.電池的充放電倍率D.電池的溫度7.鋰離子電池的電壓平臺主要取決于？A.電解質(zhì)的電導率B.正負極材料的電化學電位C.電池的容量D.電池的形狀8.硅基材料作為鋰離子電池負極材料的優(yōu)點是？A.理論容量高B.倍率性能好C.循環(huán)壽命長D.成本低廉9.固態(tài)電解質(zhì)相比液態(tài)電解質(zhì)的主要優(yōu)點是？A.離子電導率高B.安全性高C.成本低廉D.易于加工10.鋰離子電池的自放電率主要受哪種因素影響？A.正負極材料的穩(wěn)定性B.電解質(zhì)的穩(wěn)定性C.隔膜的完整性D.電池的溫度二、填空題（每空1分，共20分）1.鋰離子電池的工作原理是基于鋰離子的______和______。2.層狀氧化物正極材料常見的代表是______和______。3.石墨負極材料在鋰離子電池放電過程中發(fā)生______反應。4.鋰離子電池電解質(zhì)的主要功能是______鋰離子和提供______。5.鋰離子電池隔膜通常采用______材料，并具有______結構。6.鋰離子電池的能量密度是指單位______所能儲存的______。7.鋰離子電池的功率密度是指單位______所能提供的______。8.影響鋰離子電池循環(huán)壽命的主要因素包括______、______和______。9.鋰離子電池的安全性問題是由于______和______等因素引起的。10.鋰離子電池的倍率性能是指電池在______條件下充放電的能力。三、簡答題（每題5分，共30分）1.簡述鋰離子電池的基本工作原理。2.簡述層狀氧化物正極材料的結構特點及其優(yōu)缺點。3.簡述石墨負極材料的結構特點及其優(yōu)缺點。4.簡述鋰離子電池電解質(zhì)的作用及其種類。5.簡述鋰離子電池隔膜的作用及其結構要求。6.簡述影響鋰離子電池循環(huán)壽命的主要因素。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述鋰離子電池正極材料的發(fā)展趨勢。2.論述提高鋰離子電池能量密度的方法。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.C4.C5.C6.D7.B8.A9.B10.A二、填空題1.嵌入脫出2.層狀氧化物LiCoO2、層狀氧化物LiNiO23.嵌入4.導通離子遷移路徑5.纖維穿孔6.體積電荷7.重量功率8.正負極材料電解質(zhì)電池結構9.過充電內(nèi)部短路10.高電流密度三、簡答題1.解析：鋰離子電池的工作原理是基于鋰離子在正負極材料之間可逆的嵌入和脫出。充電時，外部電源提供能量，鋰離子從正極材料中脫出，通過電解質(zhì)和隔膜遷移到負極材料中并嵌入，負極材料發(fā)生還原反應；放電時，鋰離子從負極材料中脫出，通過電解質(zhì)和隔膜遷移到正極材料中并嵌入，正極材料發(fā)生氧化反應，同時電子通過外電路流向負極。2.解析：層狀氧化物正極材料具有層狀結構，鋰離子可以在層間自由移動。其優(yōu)點是電壓平臺較高、循環(huán)壽命較長、安全性較好；缺點是克容量相對較低、倍率性能一般。3.解析：石墨負極材料具有層狀結構，鋰離子可以在層間嵌入和脫出。其優(yōu)點是克容量較高、循環(huán)壽命較長、安全性較好；缺點是首次庫侖效率較低、低溫性能較差。4.解析：鋰離子電池電解質(zhì)的作用是導通鋰離子，提供鋰離子遷移的路徑。鋰離子電池電解質(zhì)主要分為液態(tài)電解質(zhì)和固態(tài)電解質(zhì)。液態(tài)電解質(zhì)主要由鋰鹽和有機溶劑組成，固態(tài)電解質(zhì)主要由無機固體材料組成。5.解析：鋰離子電池隔膜的作用是隔離正負極，防止短路。隔膜通常采用纖維材料，并具有多孔結構，以保證鋰離子能夠順利通過，同時阻止電子直接通過。6.解析：影響鋰離子電池循環(huán)壽命的主要因素包括正負極材料的結構穩(wěn)定性、電解質(zhì)的穩(wěn)定性、電池的結構設計等。材料的結構在充放電過程中會發(fā)生變化，如果變化較大，則會導致容量衰減較快；電解質(zhì)的不穩(wěn)定會導致副反應的發(fā)生，從而消耗活性物質(zhì)；電池的結構設計不合理也會影響電池的循環(huán)壽命。四、論述題1.解析：鋰離子電池正極材料的發(fā)展趨勢主要包括：提高能量密度、提高倍率性能、提高循環(huán)壽命、提高安全性、降低成本等。目前，高鎳三元材料、磷酸錳鐵鋰材料、富鋰材料等是研究的熱點。2.解析：提高鋰離子電池能量密度的方法主要