2025年大學(xué)大三（能源化學(xué)工程）新能源材料試題及答案

（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：本卷共20小題，每小題2分，共40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.以下哪種新能源材料具有較高的鋰離子嵌入/脫出可逆性？（）A.碳負(fù)極材料B.鋰鈷氧化物正極材料C.磷酸鐵鋰正極材料D.石墨烯材料2.太陽(yáng)能電池中，能夠?qū)⒐馍d流子有效分離并傳輸?shù)年P(guān)鍵材料是（）A.硅半導(dǎo)體材料B.鈣鈦礦材料C.有機(jī)半導(dǎo)體材料D.透明導(dǎo)電氧化物材料3.下列關(guān)于超級(jí)電容器電極材料的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）A.活性炭具有高比表面積，可作為電極材料B.金屬氧化物電極材料的比電容通常較高C.導(dǎo)電聚合物電極材料的充放電過(guò)程基于離子的嵌入/脫出D.石墨烯作為電極材料具有良好的導(dǎo)電性4.用于制備鋰離子電池正極材料的常見(jiàn)方法是（）A.化學(xué)氣相沉積法B.水熱法C.高溫固相法D.溶膠-凝膠法5.以下哪種新能源材料在燃料電池中作為質(zhì)子傳導(dǎo)膜使用？（）A.氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯B.全氟磺酸質(zhì)子交換膜C.磷酸摻雜的聚苯并咪唑膜D.碳紙6.研究新能源材料的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)其性能的影響，主要采用的分析方法是（）A.X射線衍射儀B.掃描電子顯微鏡C.透射電子顯微鏡D.原子力顯微鏡7.鋰離子電池電解液中常用的鋰鹽是（）A.LiClB.LiNO?C.LiPF?D.Li?SO?8.具有良好的柔韌性和可加工性，常用于柔性電子器件的新能源材料是（）A.銅銦鎵硒薄膜材料B.氧化鋅納米線陣列C.聚噻吩導(dǎo)電聚合物D.二氧化鈦納米管9.新能源材料的研究中，為提高材料的導(dǎo)電性，常采用的摻雜元素是（）A.氮B.硼C.磷D.以上都是10.下列關(guān)于氫能源材料中儲(chǔ)氫合金的說(shuō)法，正確的是（）A.儲(chǔ)氫合金在常溫常壓下能大量?jī)?chǔ)存氫氣B.儲(chǔ)氫合金儲(chǔ)氫過(guò)程是物理吸附過(guò)程C.鑭鎳合金是一種常見(jiàn)的儲(chǔ)氫合金D.儲(chǔ)氫合金放氫過(guò)程不需要外界提供能量11.制備納米結(jié)構(gòu)的新能源材料可以顯著改善其性能，常用的制備納米材料的方法是（）A.機(jī)械球磨法B.熱蒸發(fā)法C.脈沖激光沉積法D.以上都是12.太陽(yáng)能光催化分解水制氫中，常用的光催化劑是（）A.二氧化鈦B.氧化鋅C.硫化鎘D.以上都是13.新能源材料的熱穩(wěn)定性研究對(duì)于其實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要，通常采用的測(cè)試手段是（）A.熱重分析B.差示掃描量熱法C.熱穩(wěn)定性測(cè)試儀D.以上都是14.鋰離子電池負(fù)極材料石墨在充放電過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)是（）A.鋰離子嵌入/脫出反應(yīng)B.氧化還原反應(yīng)C.分解反應(yīng)D.化合反應(yīng)15.用于制備高性能鋰離子電池電極材料的納米復(fù)合技術(shù)中，常見(jiàn)的復(fù)合方式是（）A.核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合B.分層結(jié)構(gòu)復(fù)合C.混合結(jié)構(gòu)復(fù)合D.以上都是16.新能源材料的表面性質(zhì)對(duì)其與其他物質(zhì)的相互作用有重要影響，表征表面性質(zhì)的常用方法是（）A.X射線光電子能譜B.接觸角測(cè)量?jī)xC.原子力顯微鏡表面形貌分析D.以上都是17.以下哪種新能源材料在鈉離子電池中具有潛在的應(yīng)用前景？（）A.普魯士藍(lán)類(lèi)似物B.鈦酸鋰C.硬碳負(fù)極材料D.以上都是18.研究新能源材料的電子結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)，有助于深入理解其電學(xué)性能，常用的理論計(jì)算方法是（）A.密度泛函理論B.緊束縛模型C.平面波贗勢(shì)方法D.以上都是19.新能源材料的循環(huán)穩(wěn)定性是其重要性能指標(biāo)之一，在鋰離子電池中，影響電極材料循環(huán)穩(wěn)定性的主要因素是（）A.電極材料的結(jié)構(gòu)變化B.電解液的分解C.電池內(nèi)部的副反應(yīng)D.以上都是20.以下哪種新能源材料可用于制備高性能的固態(tài)鋰電池電解質(zhì)？（）A.硫化物玻璃電解質(zhì)B.氧化物陶瓷電解質(zhì)C.聚醚類(lèi)聚合物電解質(zhì)D.以上都是第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分，共10分。請(qǐng)將答案填寫(xiě)在題中的橫線上。1.新能源材料是指在新能源的______、______、______等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用的材料。2.鋰離子電池正極材料的主要性能指標(biāo)包括______、______、______等。3.超級(jí)電容器的儲(chǔ)能原理基于______和______。4.太陽(yáng)能電池根據(jù)材料和工作原理可分為_(kāi)_____、______、______等類(lèi)型。5.氫能源材料中，除了儲(chǔ)氫合金，還有______、______等儲(chǔ)氫方式。（二）簡(jiǎn)答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分，共20分。簡(jiǎn)要回答問(wèn)題，答案應(yīng)簡(jiǎn)潔明了、要點(diǎn)突出。1.簡(jiǎn)述鋰離子電池電解液的作用。2.說(shuō)明新能源材料的發(fā)展趨勢(shì)。3.分析碳負(fù)極材料在鋰離子電池中的優(yōu)勢(shì)和不足。4.闡述太陽(yáng)能光催化分解水制氫的原理。（三）論述題（共15分）答題要求：本大題共1小題，15分。要求論述條理清晰，論據(jù)充分，結(jié)合所學(xué)知識(shí)進(jìn)行深入分析。論述新能源材料在解決能源問(wèn)題中的重要作用，并舉例說(shuō)明幾種新能源材料在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。（四）材料分析題（共10分）材料：近年來(lái)，隨著電動(dòng)汽車(chē)的快速發(fā)展，鋰離子電池的性能要求不斷提高。某新型鋰離子電池正極材料LiNi?.?Mn?.?O?具有較高的比容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。研究人員通過(guò)優(yōu)化合成工藝，提高了材料的結(jié)晶度和顆粒均勻性，進(jìn)一步提升了電池的性能。問(wèn)題：1.分析LiNi?.?Mn?.?O?作為鋰離子電池正極材料的優(yōu)勢(shì)。（5分）2.結(jié)合材料，說(shuō)明合成工藝優(yōu)化對(duì)材料性能提升的作用。（5分）（五）設(shè)計(jì)題（共5分）答題要求：根據(jù)所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)一種新型的新能源材料，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其設(shè)計(jì)思路、預(yù)期性能和潛在應(yīng)用領(lǐng)域。答案：1.C2.D3.C4.C5.B6.A7.C8.C9.D10.C11.D12.D13.D14.A15.D16.D17.D18.D19.D20.D填空題答案：1.產(chǎn)生、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換2.比容量、充放電效率、循環(huán)穩(wěn)定性3.雙電層電容、贗電容4.硅基太陽(yáng)能電池、薄膜太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池5.物理吸附儲(chǔ)氫、化學(xué)吸附儲(chǔ)氫簡(jiǎn)答題答案：1.鋰離子電池電解液的作用包括傳導(dǎo)鋰離子，在正負(fù)極之間形成離子通道，保證電池的充放電過(guò)程順利進(jìn)行；參與電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)，維持電池的電化學(xué)穩(wěn)定性；還能起到一定的溶劑作用，溶解電極活性物質(zhì)等。2.新能源材料的發(fā)展趨勢(shì)包括向高比能、高功率密度方向發(fā)展，以滿足新能源器件更高的性能需求；追求材料的低成本、大規(guī)模制備，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；注重材料的環(huán)境友好性和可持續(xù)性，減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響；發(fā)展多功能集成材料，實(shí)現(xiàn)多種功能于一體。3.碳負(fù)極材料在鋰離子電池中的優(yōu)勢(shì)有：具有較高的比表面積，能夠提供較大的鋰離子存儲(chǔ)容量；充放電過(guò)程中鋰離子嵌入/脫出反應(yīng)可逆性較好；導(dǎo)電性良好，有利于電池的充放電效率。不足在于首次充放電效率較低，存在一定的不可逆容量損失；在高電壓下可能會(huì)發(fā)生電解液的分解等副反應(yīng)，影響電池的性能和壽命。4.太陽(yáng)能光催化分解水制氫的原理是利用光催化劑在光照條件下產(chǎn)生光生電子和空穴，光生電子具有較強(qiáng)的還原能力，可將水中的氫離子還原為氫氣；光生空穴具有較強(qiáng)的氧化能力，可將水中的氫氧根離子氧化為氧氣，從而實(shí)現(xiàn)水的分解制取氫氣。論述題答案：新能源材料在解決能源問(wèn)題中具有至關(guān)重要的作用。它是新能源發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，能夠提高能源的產(chǎn)生、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換效率。例如，鋰離子電池材料的發(fā)展使得電動(dòng)汽車(chē)得以廣泛應(yīng)用，減少了對(duì)傳統(tǒng)燃油的依賴(lài)，降低了尾氣排放。太陽(yáng)能電池材料能將太陽(yáng)能高效轉(zhuǎn)化為電能，為解決能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題提供了有效途徑。再如，儲(chǔ)氫合金等氫能源材料有助于實(shí)現(xiàn)氫能的存儲(chǔ)和運(yùn)輸，推動(dòng)氫能源的大規(guī)模應(yīng)用，為未來(lái)能源結(jié)構(gòu)的多元化奠定基礎(chǔ)。材料分析題答案：1.LiNi?.?Mn?.?O?作為鋰離子電池正極材料的優(yōu)勢(shì)在于具有較高的比容量，能夠存儲(chǔ)更多的鋰離子，從而提高電池的能量密度；同時(shí)具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性，在多次充放電過(guò)程中結(jié)構(gòu)和性能保持相對(duì)穩(wěn)定，延長(zhǎng)了電池的使用壽命。2.合成工藝優(yōu)化提高了材料的結(jié)晶度，使材料的晶體結(jié)構(gòu)更加規(guī)整，有利于鋰離子的嵌入和脫出，從而提升電池性能；顆粒均勻性的提高減少了材料內(nèi)部的應(yīng)力集中，降低了充放電過(guò)程中顆粒破裂等問(wèn)題的發(fā)生概率，進(jìn)一步保證了電池的循環(huán)