2025年高職儲(chǔ)能材料技術(shù)（性能優(yōu)化）試題及答案

（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：每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。(總共20題，每題2分，每題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1.儲(chǔ)能材料技術(shù)中，對(duì)于提高電池能量密度起關(guān)鍵作用的是（）A.材料的化學(xué)穩(wěn)定性B.材料的比表面積C.材料的晶體結(jié)構(gòu)D.材料的成本2.以下哪種材料常用于鋰離子電池的正極材料且具有較高能量密度（）A.石墨B.鈷酸鋰C.磷酸鐵鋰D.二氧化鈦3.在優(yōu)化儲(chǔ)能材料性能時(shí)，研究材料的電化學(xué)阻抗主要是為了（）A.增加電池的自放電率B.提高電池的充放電效率C.降低電池的開路電壓D.增大電池的體積4.對(duì)于儲(chǔ)能材料的熱穩(wěn)定性研究，其目的不包括（）A.防止材料在高溫下分解B.提高材料的導(dǎo)熱系數(shù)C.增強(qiáng)材料的抗氧化性能D.延長電池的使用壽命5.一種新型儲(chǔ)能材料的首次充放電效率為90%，這意味著（）A.有10%的能量損失B.充放電過程非常迅速C.該材料性能不穩(wěn)定D.只能充入90%的電量6.儲(chǔ)能材料的比容量是指（）A.單位質(zhì)量材料儲(chǔ)存的電量B.材料的質(zhì)量與體積之比C.材料的電容大小D.材料的放電時(shí)間7.要提高儲(chǔ)能材料的循環(huán)穩(wěn)定性，可采取的措施是（）A.增加材料的活性B.降低材料的純度C.在材料表面形成穩(wěn)定的保護(hù)膜D.提高材料的工作溫度8.下列關(guān)于儲(chǔ)能材料的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)性能影響的說法，正確的是（）A.不同晶體結(jié)構(gòu)對(duì)性能無明顯影響B(tài).晶體結(jié)構(gòu)決定材料的顏色C.特定的晶體結(jié)構(gòu)有利于離子傳輸D.晶體結(jié)構(gòu)只影響材料的密度9.在研究儲(chǔ)能材料的性能優(yōu)化時(shí)，對(duì)材料進(jìn)行表面改性的目的是（）A.增加材料的重量B.改變材料的化學(xué)組成C.提高材料的表面活性和穩(wěn)定性D.降低材料的硬度10.一種儲(chǔ)能材料在充放電過程中出現(xiàn)電壓平臺(tái)，這與材料的什么特性相關(guān)（）A.材料的電阻B.材料的晶體結(jié)構(gòu)變化C.材料的顏色變化D.材料的磁性11.對(duì)于儲(chǔ)能材料的粒度分布研究，主要是為了（）A.影響材料的外觀B.改變材料的化學(xué)性質(zhì)C.優(yōu)化材料的堆積密度和反應(yīng)活性D.增加材料的導(dǎo)電性12.當(dāng)儲(chǔ)能材料的孔隙率增加時(shí)，其對(duì)性能的影響可能是（）A.提高材料的密度B.降低材料的比表面積C.有利于電解液的浸潤和離子擴(kuò)散D.增強(qiáng)材料的機(jī)械強(qiáng)度13.研究儲(chǔ)能材料的電化學(xué)活性面積是為了（）A.確定材料的顏色深淺B.評(píng)估材料參與電化學(xué)反應(yīng)的有效面積C.計(jì)算材料的成本D.測量材料的硬度14.一種儲(chǔ)能材料的開路電壓為3.7V，這代表（）A.電池的工作電壓B.電池在無負(fù)載時(shí)的電壓C.電池的充電電壓D.電池的放電電壓15.在優(yōu)化儲(chǔ)能材料性能時(shí)，研究材料的電子導(dǎo)電性是為了（）A.防止材料產(chǎn)生靜電B.提高材料的熱穩(wěn)定性C.確保充放電過程中電子的順利傳輸D.改變材料的晶體結(jié)構(gòu)16.以下哪種因素不會(huì)直接影響儲(chǔ)能材料的性能（）A.材料的制備工藝B.材料的產(chǎn)地C.材料的顆粒形狀D.材料的純度17.對(duì)于儲(chǔ)能材料的老化研究，主要關(guān)注的是（）A.材料的顏色變化B.材料性能隨時(shí)間的衰退C.材料的重量變化D.材料的氣味變化18.一種儲(chǔ)能材料的倍率性能好，意味著（）A.該材料只能在特定倍率下工作B.材料在不同充放電倍率下都能保持較好性能C.材料的充放電倍率越高性能越好D.材料的充放電倍率越低性能越好19.在研究儲(chǔ)能材料性能優(yōu)化時(shí)，對(duì)材料進(jìn)行摻雜的目的是（）A.改變材料的顏色B.提高材料成本C.調(diào)節(jié)材料的電子結(jié)構(gòu)和性能D.增加材料的重量20.儲(chǔ)能材料的自放電率過高會(huì)導(dǎo)致（）A.電池容量增加B.電池使用壽命延長C.電池在儲(chǔ)存過程中電量自行損耗D.電池的開路電壓升高第II卷（非選擇題，共60分）（一）填空題（每題3分，共15分）答題要求：請(qǐng)?jiān)跈M線上填寫正確答案。1.鋰離子電池的負(fù)極材料通常是______。2.儲(chǔ)能材料的性能優(yōu)化主要包括提高能量密度、______、增強(qiáng)循環(huán)穩(wěn)定性等方面。3.研究儲(chǔ)能材料的熱穩(wěn)定性時(shí)，常用的測試方法有______（寫出一種即可）。4.材料的比表面積越大，其與電解液的接觸面積越______，越有利于離子傳輸。5.在儲(chǔ)能材料的制備過程中，控制______是保證材料性能穩(wěn)定的關(guān)鍵因素之一（寫出一個(gè)因素即可）。（二）簡答題（每題5分，共20分）答題要求：簡要回答問題，條理清晰。1.簡述提高儲(chǔ)能材料能量密度的主要途徑。2.說明研究儲(chǔ)能材料循環(huán)穩(wěn)定性的重要意義。3.舉例說明材料的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)其電化學(xué)性能的影響。4.簡述在儲(chǔ)能材料性能優(yōu)化中，如何通過表面改性提高材料性能。（三）分析題（10分）答題要求：結(jié)合所學(xué)知識(shí)，對(duì)給定的材料進(jìn)行分析。材料：某研究團(tuán)隊(duì)新開發(fā)了一種儲(chǔ)能材料，經(jīng)過初步測試，其首次充放電效率為85%，比容量為150mAh/g，循環(huán)穩(wěn)定性在經(jīng)過100次循環(huán)后容量保持率為90%。但在高倍率充放電測試中，性能出現(xiàn)明顯下降。請(qǐng)分析該材料的性能特點(diǎn)及存在的問題，并提出可能的改進(jìn)方向。（四）材料題（15分）答題要求：閱讀材料，回答問題。材料：在儲(chǔ)能材料技術(shù)領(lǐng)域，隨著電動(dòng)汽車和智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，對(duì)高性能儲(chǔ)能材料的需求日益增長。一種新型的儲(chǔ)能材料——石墨烯基復(fù)合材料逐漸受到關(guān)注。石墨烯具有優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)性能，將其與其他材料復(fù)合有望提升儲(chǔ)能材料的綜合性能。研究表明，通過特定的制備工藝將石墨烯與過渡金屬氧化物復(fù)合，可以顯著提高材料的比容量和倍率性能。例如，石墨烯與二氧化錳復(fù)合后，比容量從原來的100mAh/g提高到了180mAh/g，在高倍率充放電下仍能保持較好的性能。1.請(qǐng)分析石墨烯基復(fù)合材料在儲(chǔ)能領(lǐng)域受到關(guān)注的原因。（5分）2.說明石墨烯與過渡金屬氧化物復(fù)合后對(duì)材料性能的具體提升表現(xiàn)。（5分）3.結(jié)合材料，談?wù)勀銓?duì)儲(chǔ)能材料技術(shù)發(fā)展趨勢的理解。（5分）（五）設(shè)計(jì)題（10分）答題要求：根據(jù)題目要求，設(shè)計(jì)合理的方案。設(shè)計(jì)一種針對(duì)現(xiàn)有儲(chǔ)能材料性能優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)方案，要求包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期結(jié)果分析。答案：1.C2.B3.B4.C5.A6.A7.C8.C9.C10.B11.C12.C13.B14.B15.C16.B17.B18.B19.C20.C填空題答案：1.石墨2.提高充放電效率3.熱重分析4.大5.溫度簡答題答案：1.主要途徑包括選擇高比容量的活性材料、優(yōu)化材料的晶體結(jié)構(gòu)以利于離子和電子傳輸、減小材料粒徑增加比表面積等。2.重要意義在于保證電池在多次充放電過程中性能穩(wěn)定，延長電池使用壽命，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。3.如鋰離子電池正極材料LiCoO?的層狀晶體結(jié)構(gòu)有利于鋰離子脫嵌，從而具有較好的電化學(xué)性能；而一些無序晶體結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致離子傳輸受阻，性能下降。4.通過表面包覆穩(wěn)定的化合物膜、進(jìn)行表面摻雜等方式改變表面性質(zhì)，提高表面活性和穩(wěn)定性，進(jìn)而提升材料性能。分析題答案：性能特點(diǎn)：首次充放電效率較高但仍有提升空間，比容量處于一定水平，循環(huán)穩(wěn)定性較好但高倍率性能差。問題：高倍率充放電性能不佳。改進(jìn)方向：優(yōu)化材料的微觀結(jié)構(gòu)，提高電子和離子傳輸速率；探索合適的添加劑改善高倍率下的性能。材料題答案：1.原因是石墨烯具有優(yōu)異電學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)性能，與其他材料復(fù)合可提升儲(chǔ)能材料綜合性能。2.比容量從100mAh/g提高到180mAh/g，高倍率充放電下性能較好。3.發(fā)展趨勢是利用新型材料如石墨烯基復(fù)合材料提升儲(chǔ)能材料性能，滿