2025年電池基本知識測試試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.以下哪種電池屬于一次電池？A.鋰離子電池B.堿性鋅錳電池C.鎳氫電池D.鉛酸電池2.鋰離子電池中，常用的負(fù)極材料是？A.鈷酸鋰（LiCoO?）B.石墨（C）C.磷酸鐵鋰（LiFePO?）D.三元材料（LiNi?Co?Mn?????O?）3.衡量電池在單位質(zhì)量下存儲電能能力的指標(biāo)是？A.能量密度（Wh/kg）B.功率密度（W/kg）C.循環(huán)壽命（次）D.自放電率（%/月）4.固態(tài)電池與傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池的核心區(qū)別在于？A.正極材料不同B.負(fù)極材料不同C.電解質(zhì)形態(tài)不同D.封裝工藝不同5.鈉離子電池相比鋰離子電池的主要優(yōu)勢是？A.能量密度更高B.原材料成本更低C.循環(huán)壽命更長D.工作溫度范圍更廣6.鉛酸電池放電時(shí)，正極和負(fù)極的主要反應(yīng)產(chǎn)物是？A.硫酸鉛（PbSO?）B.二氧化鉛（PbO?）C.金屬鉛（Pb）D.氫氧化鉛（Pb(OH)?）7.以下哪種因素不會(huì)顯著影響電池的循環(huán)壽命？A.充電截止電壓B.環(huán)境溫度C.電池顏色D.放電倍率8.鋰硫電池的理論比能量遠(yuǎn)高于鋰離子電池，其主要原因是？A.硫的理論容量（1675mAh/g）遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)正極材料B.鋰金屬負(fù)極的理論容量（3860mAh/g）更高C.電解液用量更少D.正極結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定9.電池的“自放電”現(xiàn)象是指？A.電池在未使用時(shí)自然損失電量的過程B.電池過充時(shí)內(nèi)部短路導(dǎo)致的放電C.電池放電至零電壓后的反向充電D.多個(gè)電池串聯(lián)時(shí)的電壓均衡現(xiàn)象10.以下哪項(xiàng)是電池?zé)崾Э氐牡湫捅憩F(xiàn)？A.電池電壓緩慢下降B.電池表面溫度急劇升高并伴隨產(chǎn)氣C.電池內(nèi)阻輕微增大D.電池容量輕微衰減11.氫鎳電池（Ni-MH）的正極活性物質(zhì)是？A.氫氧化鎳（Ni(OH)?）B.金屬氫化物（MH?）C.二氧化錳（MnO?）D.鈷酸鋰（LiCoO?）12.電池的“庫侖效率”是指？A.放電容量與充電容量的比值B.實(shí)際容量與理論容量的比值C.能量密度與功率密度的比值D.循環(huán)壽命與設(shè)計(jì)壽命的比值13.以下哪種電池技術(shù)更適合用于大規(guī)模儲能場景？A.鋰離子電池（三元材料）B.鈉離子電池C.鋰金屬電池D.紐扣電池（鋰錳）14.電池的“倍率性能”主要反映其？A.低溫下的放電能力B.大電流充放電的能力C.長時(shí)間存儲的穩(wěn)定性D.抗過充過放的能力15.固態(tài)電池中，常用的無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)不包括？A.硫化物（如Li??GeP?S??）B.氧化物（如Li?La?Zr?O??）C.聚合物（如PEO基）D.鹵化物（如Li?YCl?）二、填空題（每空1分，共20分）1.二次電池的核心工作原理是通過______反應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能的可逆轉(zhuǎn)換。2.鋰離子電池的電解液通常由______、______和添加劑組成（填寫兩類關(guān)鍵成分）。3.鉛酸電池的標(biāo)稱電壓為______V/單體，磷酸鐵鋰電池的標(biāo)稱電壓約為______V/單體。4.電池的“循環(huán)壽命”通常定義為容量衰減至初始容量的______%時(shí)的充放電次數(shù)。5.鋰金屬電池的主要安全隱患是充放電過程中______的生長，可能導(dǎo)致內(nèi)部短路。6.鈉離子電池的負(fù)極材料常采用______（如硬碳）替代鋰離子電池的石墨，因其更適合鈉離子的嵌入/脫出。7.電池的“熱管理系統(tǒng)”主要通過______或______技術(shù)（填寫兩種常見方式）控制電池溫度在合理范圍。8.氫鎳電池的放電反應(yīng)中，正極Ni(OH)?轉(zhuǎn)化為______，負(fù)極金屬氫化物（MH?）轉(zhuǎn)化為______。9.衡量電池快充能力的關(guān)鍵參數(shù)是______（如1C表示1小時(shí)充滿），高倍率充電需電池具備低______以減少發(fā)熱。10.固態(tài)電池的優(yōu)勢包括______（列舉兩點(diǎn)）、______。三、判斷題（每題1分，共10分。正確填“√”，錯(cuò)誤填“×”）1.所有二次電池都可以無限次充放電。（）2.鋰離子電池在過充時(shí)可能因正極材料分解產(chǎn)生氧氣，引發(fā)熱失控。（）3.鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池完全不同，無法沿用現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備。（）4.電池的能量密度越高，其功率密度必然越低（二者呈負(fù)相關(guān)）。（）5.鉛酸電池的回收利用率高于鋰離子電池。（）6.鋰硫電池的“穿梭效應(yīng)”是指多硫化物在正負(fù)極間遷移導(dǎo)致的容量衰減。（）7.電池的自放電率僅與材料本身有關(guān)，與存儲溫度無關(guān)。（）8.固態(tài)電池由于使用固態(tài)電解質(zhì)，完全避免了漏液風(fēng)險(xiǎn)，但可能面臨界面阻抗過高的問題。（）9.氫鎳電池的能量密度高于鋰離子電池，因此更適合用于電動(dòng)汽車。（）10.電池的荷電狀態(tài)（SOC）是指當(dāng)前容量與額定容量的比值，可通過開路電壓法或庫侖計(jì)數(shù)法估算。（）四、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述鋰離子電池的“嵌鋰”與“脫鋰”過程，并說明其對正負(fù)極材料的要求。2.比較鉛酸電池與磷酸鐵鋰電池在能量密度、循環(huán)壽命、成本和環(huán)境影響方面的差異。3.解釋電池?zé)崾Э氐挠|發(fā)機(jī)制及常見預(yù)防措施。4.為什么鈉離子電池被認(rèn)為是鋰離子電池在儲能領(lǐng)域的潛在替代品？列舉其關(guān)鍵優(yōu)勢與當(dāng)前技術(shù)瓶頸。5.固態(tài)電池的“固-固界面”問題對性能有何影響？目前有哪些解決方案？五、綜合分析題（每題10分，共20分）1.某電動(dòng)汽車搭載三元鋰電池（NCM811體系），標(biāo)稱容量為100Ah，電池包總質(zhì)量為450kg，單體標(biāo)稱電壓3.7V，串聯(lián)數(shù)為100串。計(jì)算該電池包的能量密度（單位：Wh/kg），并分析若更換為磷酸鐵鋰電池（標(biāo)稱電壓3.2V，相同容量和質(zhì)量），能量密度將如何變化？2.某電池在循環(huán)測試中出現(xiàn)容量快速衰減現(xiàn)象，可能的原因有哪些？請從材料、工藝、使用條件三個(gè)維度進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)建議。答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.B3.A4.C5.B6.A7.C8.A9.A10.B11.A12.A13.B14.B15.C二、填空題1.氧化還原2.鋰鹽（如LiPF?）、有機(jī)溶劑（如EC/DEC）3.2、3.24.805.鋰枝晶6.碳基材料7.液冷、風(fēng)冷（或相變材料、熱電制冷）8.NiOOH、H?O（或OH?）9.倍率（C-rate）、內(nèi)阻10.高安全性（無漏液/燃爆風(fēng)險(xiǎn)）、高能量密度（可匹配鋰金屬負(fù)極）三、判斷題1.×2.√3.×4.×5.√6.√7.×8.√9.×10.√四、簡答題1.鋰離子電池充電時(shí)，正極材料（如LiCoO?）脫鋰（Li?從正極脫出），通過電解液遷移到負(fù)極嵌入石墨層間（嵌鋰）；放電時(shí)過程相反。正負(fù)極材料需具備：①穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)以容納Li?的反復(fù)嵌入/脫出；②良好的電子/離子導(dǎo)電性；③與電解液的化學(xué)相容性；④較高的比容量（單位質(zhì)量存儲Li?的能力）。2.差異：①能量密度：磷酸鐵鋰電池（約120-200Wh/kg）遠(yuǎn)高于鉛酸電池（約30-50Wh/kg）；②循環(huán)壽命：磷酸鐵鋰（2000-5000次）顯著優(yōu)于鉛酸（300-500次）；③成本：鉛酸電池初期成本低（約0.5元/Wh），但磷酸鐵鋰長期成本更低（約0.8-1.2元/Wh，考慮循環(huán)壽命）；④環(huán)境影響：鉛酸電池含重金屬鉛，回收不當(dāng)污染大；磷酸鐵鋰無重金屬，環(huán)境友好性更高。3.熱失控觸發(fā)機(jī)制：電池因過充、短路、擠壓或高溫等導(dǎo)致內(nèi)部放熱反應(yīng)（如SEI膜分解、電解液分解、正極材料分解），熱量累積使溫度超過臨界點(diǎn)（約130℃），引發(fā)連鎖反應(yīng)（電解液燃燒、氣體釋放），最終起火或爆炸。預(yù)防措施：①設(shè)計(jì)BMS（電池管理系統(tǒng)）監(jiān)控電壓、溫度；②使用熱阻材料隔離單體；③采用過充保護(hù)電路；④優(yōu)化電解液（如添加阻燃劑）；⑤限制充電倍率（避免大電流生熱）。4.鈉離子電池被視為儲能替代品的原因：鈉資源豐富（地殼含量2.36%vs鋰0.0065%）、成本低（鈉化合物價(jià)格約為鋰的1/10）、安全性高（鈉枝晶生長傾向弱于鋰）。優(yōu)勢：原材料成本低、資源分布廣、低溫性能較好（鈉離子溶劑化能低）。技術(shù)瓶頸：①負(fù)極材料（硬碳比容量較低，約300mAh/gvs石墨372mAh/g）；②電解液匹配性（鈉鹽電導(dǎo)率低于鋰鹽）；③能量密度（目前約100-150Wh/kg，低于三元鋰電的250-300Wh/kg）。5.固-固界面問題的影響：固態(tài)電解質(zhì)與正/負(fù)極材料接觸面積小，界面阻抗高（導(dǎo)致倍率性能差）；循環(huán)過程中材料體積變化可能破壞界面接觸（容量衰減）。解決方案：①界面修飾（如在正極表面涂覆Li?PO?等緩沖層）；②采用復(fù)合電解質(zhì)（如聚合物+無機(jī)陶瓷）提升界面潤濕性；③施加壓力（如電池封裝時(shí)保持機(jī)械壓力）維持界面接觸；④納米結(jié)構(gòu)化電極（增大接觸面積）。五、綜合分析題1.計(jì)算：電池包總能量=單體電壓×容量×串聯(lián)數(shù)=3.7V×100Ah×100=37,000Wh=37kWh；能量密度=37,000Wh/450kg≈82.2Wh/kg。更換為磷酸鐵鋰后，總能量=3.2V×100Ah×100=32,000Wh，能量密度=32,000Wh/450kg≈71.1Wh/kg，能量密度降低。原因：磷酸鐵鋰單體電壓（3.2V）低于三元鋰（3.7V），相同容量和質(zhì)量下總能量減少。2.可能原因及改進(jìn)：材料維度：①正極材料結(jié)構(gòu)退化（如三元材料過渡金屬溶解）；②負(fù)極SEI膜持續(xù)生長消耗鋰源；③電解液分解產(chǎn)生氣體或固體副產(chǎn)物。改進(jìn)：優(yōu)化材料包覆（如Al?O?包覆正極）、使用高穩(wěn)定性電解液（如添加FEC添加劑）。工藝維度：①極片涂布不均勻（局部電流密度過高）；②電池封裝不良（水分/空氣進(jìn)入引發(fā)