2026年電池工程師電化學(xué)體系與安全設(shè)計試題含答案一、單選題（共10題，每題2分）1.在鋰離子電池中，正極材料LiCoO?的放電反應(yīng)式為：A.LiCoO?→CoO?+Li?+e?B.LiCoO?+Li?+e?→Li?CoO?C.LiCoO?+2Li?+2e?→Li?CoO?D.LiCoO?→CoO?+2Li?+2e?2.磷酸鐵鋰（LiFePO?）正極材料在充電過程中的主要反應(yīng)是：A.LiFePO?→FePO?+Li?+e?B.LiFePO?+Li?+e?→Li?FePO?C.LiFePO?+2Li?+2e?→Li?FePO?D.LiFePO?→Fe?O?+2Li?+2e?3.鋰離子電池負(fù)極材料石墨的嵌鋰反應(yīng)式為：A.C?+Li?+e?→LiC?B.C?+2Li?+2e?→Li?C?C.C?+3Li?+3e?→Li?C?D.C?+Li?+2e?→LiC?4.電解液中常用的溶劑是：A.水（H?O）B.乙二醇（C?H?O?）C.碳酸二甲酯（DMC）D.丙酮（CH?COCH?）5.鋰離子電池內(nèi)部短路的主要原因之一是：A.正負(fù)極材料接觸不良B.電解液干涸C.負(fù)極材料膨脹導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞D.外殼變形導(dǎo)致內(nèi)部接觸電阻增大6.熱失控的初始觸發(fā)因素通常包括：A.外部火源B.電解液分解C.正負(fù)極材料直接接觸D.以上都是7.電化學(xué)阻抗譜（EIS）中，高頻區(qū)域的半圓弧主要對應(yīng)：A.SEI膜形成B.負(fù)極電解液接觸電阻C.正極電荷轉(zhuǎn)移電阻D.雙電層電容8.鋰離子電池循環(huán)壽命主要受：A.正極材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性B.負(fù)極材料導(dǎo)電性C.電解液離子電導(dǎo)率D.以上都是9.磷酸鐵鋰電池的熱失控溫度通常高于三元鋰電池，原因是：A.磷酸鐵鋰的熱穩(wěn)定性更高B.磷酸鐵鋰的比容量更大C.磷酸鐵鋰的阻抗更低D.磷酸鐵鋰的電壓平臺更寬10.鋰離子電池的過充保護(hù)通常通過：A.電壓檢測B.電流檢測C.溫度檢測D.以上都是二、多選題（共5題，每題3分）1.鋰離子電池的電極反應(yīng)中，涉及的主要物質(zhì)包括：A.Li?B.e?C.SEI膜D.電解液E.正負(fù)極材料2.電解液添加劑的作用包括：A.降低粘度B.抑制副反應(yīng)C.提高電導(dǎo)率D.增強(qiáng)安全性E.改善循環(huán)壽命3.鋰離子電池?zé)崾Э氐念A(yù)防措施包括：A.優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)B.使用高安全性的電解液C.增強(qiáng)BMS保護(hù)功能D.控制電池溫度E.減小電池內(nèi)阻4.電化學(xué)阻抗譜（EIS）中，中頻區(qū)域的特征是：A.半圓弧B.線性段C.斜坡段D.指數(shù)衰減段E.直線段5.正極材料對電池性能的影響包括：A.比容量B.熱穩(wěn)定性C.循環(huán)壽命D.成本E.安全性三、判斷題（共10題，每題1分）1.鋰離子電池的放電過程是鋰離子從負(fù)極遷移到正極。（×）2.磷酸鐵鋰電池的電壓平臺較寬，適合大功率應(yīng)用。（√）3.鋰離子電池的內(nèi)阻越小，性能越好。（√）4.SEI膜（SolidElectrolyteInterphase）是鋰離子電池充放電過程中不可逆的產(chǎn)物。（√）5.熱失控一旦發(fā)生，可以通過冷卻系統(tǒng)完全阻止。（×）6.電化學(xué)阻抗譜（EIS）可以用來評估電池的動力學(xué)性能。（√）7.鋰離子電池的過放會導(dǎo)致負(fù)極材料分解。（√）8.正極材料的嵌鋰電位越高，電池電壓越高。（√）9.電解液中的鋰鹽濃度越高，電池容量越大。（×）10.鋰離子電池的循環(huán)壽命可以通過改質(zhì)正負(fù)極材料來無限提升。（×）四、簡答題（共5題，每題5分）1.簡述鋰離子電池的基本工作原理。2.電解液添加劑的種類及其作用。3.鋰離子電池?zé)崾Э氐臋C(jī)理及預(yù)防措施。4.電化學(xué)阻抗譜（EIS）在電池性能表征中的應(yīng)用。5.正極材料對電池循環(huán)壽命的影響因素。五、計算題（共3題，每題10分）1.已知某鋰離子電池在2C倍率下放電容量為100Ah，求其10C倍率下的放電容量。2.鋰離子電池的電壓從3.7V下降到3.0V，計算其放電深度（DOD）。3.假設(shè)某電池的初始內(nèi)阻為5mΩ，經(jīng)過100次循環(huán)后內(nèi)阻增加到10mΩ，計算其內(nèi)阻增長率為多少？六、論述題（共2題，每題15分）1.分析磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池在安全性、成本和性能方面的差異，并說明其應(yīng)用場景。2.結(jié)合實(shí)際案例，探討鋰離子電池?zé)崾Э氐念A(yù)防措施及其可行性。答案及解析一、單選題答案1.A2.A3.A4.C5.C6.D7.B8.D9.A10.D解析1.LiCoO?的放電反應(yīng)式為LiCoO?→CoO?+Li?+e?，釋放鋰離子和電子，故A正確。2.LiFePO?的充電反應(yīng)式為LiFePO?→FePO?+Li?+e?，鋰離子從正極脫出，故A正確。3.石墨的嵌鋰反應(yīng)式為C?+Li?+e?→LiC?，鋰原子嵌入石墨層間，故A正確。4.電解液常用碳酸酯類溶劑，如DMC（碳酸二甲酯），因其高電導(dǎo)率和穩(wěn)定性，故C正確。5.負(fù)極材料膨脹會導(dǎo)致正負(fù)極直接接觸，引發(fā)短路，故C正確。6.熱失控的觸發(fā)因素包括外部火源、電解液分解、正負(fù)極接觸等多種情況，故D正確。7.EIS中高頻半圓弧對應(yīng)SEI膜或電解液/電極界面電阻，故B正確。8.電池壽命受正極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、負(fù)極導(dǎo)電性、電解液電導(dǎo)率等綜合影響，故D正確。9.磷酸鐵鋰熱穩(wěn)定性更高，不易分解，故A正確。10.過充保護(hù)需綜合電壓、電流、溫度檢測，故D正確。二、多選題答案1.A,B,D,E2.B,C,D,E3.A,B,C,D,E4.A,B5.A,B,C,D,E解析1.電極反應(yīng)涉及Li?、電子、電解液和電極材料，故A,B,D,E正確。2.添加劑可抑制副反應(yīng)、提高電導(dǎo)率、增強(qiáng)安全性、改善循環(huán)壽命，故B,C,D,E正確。3.熱失控預(yù)防需優(yōu)化結(jié)構(gòu)、電解液、BMS、溫度控制、內(nèi)阻降低等措施，故A,B,C,D,E正確。4.EIS中頻區(qū)域?yàn)镾EI膜或界面電阻的半圓弧，故A,B正確。5.正極影響容量、熱穩(wěn)定性、循環(huán)壽命、成本、安全性，故A,B,C,D,E正確。三、判斷題答案1.×2.√3.√4.√5.×6.√7.√8.√9.×10.×解析1.鋰離子電池放電時鋰離子從正極遷移到負(fù)極，故×。2.磷酸鐵鋰電池電壓平臺較寬（3.2-3.5V），適合大功率應(yīng)用，故√。5.熱失控一旦發(fā)生難以完全阻止，需早期干預(yù)，故×。四、簡答題答案1.鋰離子電池工作原理：充電時，鋰離子從正極脫出，通過電解液遷移到負(fù)極，嵌入石墨層間；放電時，鋰離子反向遷移回正極，釋放電子形成電流。2.電解液添加劑：-成分：碳酸酯類溶劑、鋰鹽（如LiPF?）、功能添加劑（如FEC、VC）。-作用：降低粘度、抑制副反應(yīng)、提高電導(dǎo)率、增強(qiáng)安全性。3.熱失控機(jī)理及預(yù)防：機(jī)理：內(nèi)部短路→產(chǎn)熱→電解液分解→放熱→火點(diǎn)→連鎖反應(yīng)。預(yù)防：優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)、高安全性電解液、BMS保護(hù)、溫度控制。4.EIS應(yīng)用：通過阻抗分析電池內(nèi)阻、電荷轉(zhuǎn)移電阻、SEI膜穩(wěn)定性，評估動力學(xué)性能和壽命。5.正極材料對循環(huán)壽命：影響因素：材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、嵌鋰電位、電壓平臺、表面副反應(yīng)。五、計算題答案1.2C倍率放電容量100Ah，10C倍率放電容量：10C=5×2C，容量與倍率成反比，故10C容量為20Ah。2.DOD計算：DOD=(3.7V-3.0V)/3.7V=19.5%。3.內(nèi)阻增長率：增長率=(10mΩ-5mΩ)/5mΩ=100%。六、論述題答案1.磷酸鐵鋰vs三元鋰電池：-磷酸鐵鋰：高安全