2025年大學(xué)儲(chǔ)能材料技術(shù)（應(yīng)用研究）期末試題

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：本卷共20小題，每小題2分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。1.以下哪種儲(chǔ)能材料具有較高的能量密度？（）A.鉛酸電池B.鋰離子電池C.超級(jí)電容器D.鈉硫電池2.儲(chǔ)能材料技術(shù)的核心目標(biāo)是（）A.提高儲(chǔ)能效率B.降低成本C.增加儲(chǔ)能容量D.以上都是3.下列關(guān)于鋰離子電池正極材料的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）A.鈷酸鋰具有較高的比容量B.錳酸鋰安全性較好C.磷酸鐵鋰成本較低D.三元材料性能較差4.超級(jí)電容器的儲(chǔ)能原理主要基于（）A.化學(xué)反應(yīng)B.物理吸附C.離子交換D.氧化還原反應(yīng)5.以下哪種材料常用于制備固態(tài)電解質(zhì)？（）A.陶瓷B.聚合物C.玻璃D.以上都是6.儲(chǔ)能材料的循環(huán)壽命是指（）A.材料能夠承受的充放電次數(shù)B.材料的使用壽命C.材料的儲(chǔ)能時(shí)間D.材料的充電時(shí)間7.鉛酸電池的負(fù)極材料是（）A.鉛B.二氧化鉛C.硫酸D.水8.鈉硫電池工作時(shí)的溫度通常在（）A.常溫B.較低溫度C.較高溫度D.極低溫度9.以下哪種方法可以提高儲(chǔ)能材料的導(dǎo)電性？（）A.摻雜B.減小粒徑C.表面改性D.以上都是10.鋰離子電池電解液中常用的有機(jī)溶劑是（）A.水B.乙醇C.碳酸酯D.乙醚11.在儲(chǔ)能材料研究中，以下哪種表征技術(shù)可用于分析材料的晶體結(jié)構(gòu)？（）A.X射線衍射B.掃描電子顯微鏡C.紅外光譜D.熱重分析12.以下哪種儲(chǔ)能材料適合用于大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)？（）A.鋰離子電池B.鉛酸電池C.液流電池D.超級(jí)電容器13.儲(chǔ)能材料的熱穩(wěn)定性對(duì)其性能有重要影響，熱穩(wěn)定性較差的材料可能會(huì)出現(xiàn)（）A.容量衰減B.安全性降低C.充放電效率下降D.以上都是14.以下哪種材料可作為鋰離子電池的負(fù)極材料且具有較高的理論比容量？（）A.石墨B.鈦酸鋰C.硅基材料D.碳納米管15.對(duì)于儲(chǔ)能材料的研究，開發(fā)新型電極材料的目的不包括以下哪一項(xiàng)？（）A.提高能量密度B.降低成本C.增加材料的毒性D.改善循環(huán)穩(wěn)定性16.以下哪種儲(chǔ)能技術(shù)的響應(yīng)速度最快？（）A.電池儲(chǔ)能B.超級(jí)電容器儲(chǔ)能C.壓縮空氣儲(chǔ)能D.抽水蓄能17.研究?jī)?chǔ)能材料的電化學(xué)阻抗譜可以獲取關(guān)于材料的哪些信息？（）A.電極反應(yīng)過(guò)程B.離子擴(kuò)散速率C.電荷轉(zhuǎn)移電阻D.以上都是18.以下哪種材料在儲(chǔ)能領(lǐng)域有望替代傳統(tǒng)的化石燃料？（）A.氫能存儲(chǔ)材料B.生物質(zhì)儲(chǔ)能材料C.核能儲(chǔ)能材料D.以上都有可能19.在儲(chǔ)能材料的制備過(guò)程中，控制材料的粒徑大小對(duì)其性能有顯著影響，較小粒徑的材料通常具有（）A.更高的比表面積B.更好的導(dǎo)電性C.更快的離子擴(kuò)散速率D.以上都是20.以下哪種儲(chǔ)能材料技術(shù)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛？（）A.鋰離子電池B.鎳氫電池C.燃料電池D.鉛酸電池第II卷（非選擇題共60分）21.（10分）簡(jiǎn)述鋰離子電池的工作原理，并說(shuō)明正極材料、負(fù)極材料和電解液在電池工作過(guò)程中的作用。22.（10分）對(duì)比分析超級(jí)電容器和傳統(tǒng)電池在儲(chǔ)能性能方面的優(yōu)缺點(diǎn)。23.（10分）材料的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)能性能有重要影響，請(qǐng)舉例說(shuō)明幾種影響儲(chǔ)能性能的微觀結(jié)構(gòu)因素，并闡述其作用機(jī)制。24.（15分）閱讀以下材料：隨著全球能源需求的不斷增長(zhǎng)和對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展變得至關(guān)重要。某研究團(tuán)隊(duì)致力于開發(fā)一種新型儲(chǔ)能材料，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該材料的晶體結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)對(duì)其儲(chǔ)能性能有著關(guān)鍵作用。優(yōu)化晶體結(jié)構(gòu)可以提高離子擴(kuò)散速率，而改善表面性質(zhì)能夠降低電荷轉(zhuǎn)移電阻。請(qǐng)根據(jù)上述材料，回答以下問(wèn)題：（1）新型儲(chǔ)能材料的哪些因素對(duì)儲(chǔ)能性能有重要影響？（2）如何通過(guò)優(yōu)化這些因素來(lái)提高儲(chǔ)能性能？25.（15分）閱讀材料：現(xiàn)有一種新型儲(chǔ)能材料在研發(fā)過(guò)程中遇到了一些問(wèn)題。在充放電過(guò)程中，材料的容量出現(xiàn)了明顯衰減，經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)是材料內(nèi)部的微結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。進(jìn)一步研究表明，材料中的晶界和缺陷在充放電循環(huán)中對(duì)離子傳輸產(chǎn)生了阻礙，導(dǎo)致容量衰減。請(qǐng)針對(duì)這一問(wèn)題提出可能的解決方案，并說(shuō)明理由。答案：1.B2.D3.D4.B5.D6.A7.A8.C9.D10.C11.A12.C13.D14.C15.C16.B17.D18.D19.D20.A21.鋰離子電池工作原理：在充電時(shí)，鋰離子從正極脫出，通過(guò)電解液向負(fù)極遷移并嵌入負(fù)極材料中；放電時(shí)，鋰離子從負(fù)極脫出，通過(guò)電解液向正極遷移，在正極材料中嵌入并與正極材料中的活性物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，同時(shí)電子通過(guò)外電路從負(fù)極流向正極，形成電流。正極材料作用是提供鋰離子脫嵌的場(chǎng)所，參與氧化還原反應(yīng)；負(fù)極材料用于儲(chǔ)存鋰離子；電解液是離子傳輸?shù)慕橘|(zhì)并參與電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)。22.超級(jí)電容器優(yōu)點(diǎn)：功率密度高，響應(yīng)速度快，循環(huán)壽命長(zhǎng)；缺點(diǎn)：能量密度相對(duì)較低。傳統(tǒng)電池優(yōu)點(diǎn)：能量密度較高；缺點(diǎn)：功率密度相對(duì)較低，充放電速度慢，循環(huán)壽命有限。23.例如材料的孔隙率，孔隙率高有利于電解液滲透和離子擴(kuò)散，增加儲(chǔ)能容量；材料的晶相結(jié)構(gòu)，不同晶相結(jié)構(gòu)影響離子遷移路徑和反應(yīng)活性；材料的顆粒大小，較小顆粒增加比表面積，提高反應(yīng)活性和離子擴(kuò)散速率。24.（1）新型儲(chǔ)能材料的晶體結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)對(duì)儲(chǔ)能性能有重要影響。（2）通過(guò)優(yōu)化晶體結(jié)構(gòu)提高離子擴(kuò)散速率，改善表面性質(zhì)降低電荷轉(zhuǎn)移電阻，從而提高儲(chǔ)能性能。25.解決方案：對(duì)