2025年大學儲能材料技術（應用研究）期末試題

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______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選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確答案的序號填在題后的括號內(nèi)。1.以下哪種材料不屬于常見的儲能材料？（）A.鋰離子電池正極材料B.超級電容器電極材料C.普通陶瓷材料D.儲氫合金材料2.鋰離子電池中，能夠嵌入和脫出鋰離子的電極材料是（）A.正極材料B.負極材料C.電解液D.隔膜3.下列關于儲能材料性能指標的說法，錯誤的是（）A.能量密度越高，儲能材料儲存的能量越多B.功率密度與儲能材料釋放能量的速度有關C.循環(huán)壽命越長，儲能材料可使用的次數(shù)越少D.自放電率越低，儲能材料在儲存過程中能量損失越小4.用于制造鋰離子電池負極的常見材料是（）A.鈷酸鋰B.石墨C.磷酸鐵鋰D.錳酸鋰5.超級電容器的儲能原理主要基于（）A.化學反應B.靜電吸附C.電磁感應D.光電效應6.下列哪種材料可以提高鋰離子電池的安全性？（）A.高鎳正極材料B.固態(tài)電解質C.液態(tài)電解質D.普通石墨負極7.儲氫合金在儲氫過程中發(fā)生的變化是（）A.物理吸附B.化學反應C.單純的體積膨脹D.沒有任何變化8.以下關于儲能材料成本的說法，正確的是（）A.原材料價格對儲能材料成本影響不大B.生產(chǎn)工藝復雜程度不影響成本C.大規(guī)模生產(chǎn)可降低儲能材料成本D.研發(fā)投入與成本無關9.鋰離子電池正極材料中，具有較高能量密度的是（）A.鈷酸鋰B.錳酸鋰C.磷酸鐵鋰D.三元材料10.能夠提高超級電容器電容性能的方法是（）A.添加雜質B.減小電極比表面積C.優(yōu)化電極材料結構D.降低工作電壓11.以下哪種儲能材料適合用于大規(guī)模儲能系統(tǒng)？（）A.鋰離子電池B.鉛酸電池C.液流電池D.超級電容器12.儲氫合金的儲氫容量與下列因素無關的是（）A.合金成分B.溫度C.光照強度D.壓力13.鋰離子電池在充電過程中，鋰離子的移動方向是（）A.從正極到負極B.從負極到正極C.不移動D.隨機移動14.下列材料中，屬于新型儲能材料的是（）A.傳統(tǒng)鉛酸電池極板材料B.石墨烯基儲能材料C.普通碳鋼D.玻璃15.超級電容器的優(yōu)點不包括（）A.充放電速度快B.循環(huán)壽命長C.能量密度高D.功率密度高16.提高儲氫合金儲氫效率的途徑有（）A.降低合金純度B.增加合金顆粒大小C.改進合金制備工藝D.減少合金與氫氣接觸面積17.鋰離子電池電解液的作用是（）A.傳導電子B.隔離正負極C.參與電池反應D.傳導鋰離子18.以下哪種儲能技術在可再生能源儲能領域具有較大發(fā)展?jié)摿?？（）A.抽水蓄能B.壓縮空氣儲能C.鋰離子電池儲能D.飛輪儲能19.研究儲能材料的目的不包括（）A.提高能源利用效率B.降低能源存儲成本C.減少能源生產(chǎn)D.促進可再生能源發(fā)展20.下列關于儲能材料未來發(fā)展趨勢的說法，錯誤的是（）A.更高的能量密度B.更低的成本C.更復雜的制備工藝D.更好的安全性第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共10分）答題要求：請在每題的橫線上填寫正確答案。1.鋰離子電池的基本組成包括正極、負極、______和隔膜。2.超級電容器的電極材料主要有______和活性炭等。3.儲氫合金通常由______和氫組成。4.鋰離子電池正極材料的性能直接影響電池的______和循環(huán)壽命。5.儲能材料的性能指標主要有能量密度、功率密度、______和自放電率等。（二）簡答題（共20分）答題要求：簡要回答問題，條理清晰。1.簡述鋰離子電池的工作原理。2.超級電容器與傳統(tǒng)電容器相比，有哪些特點？3.儲氫合金儲氫的原理是什么？4.影響儲能材料性能的因素有哪些？（三）材料分析題（共15分）材料：某研究團隊開發(fā)了一種新型鋰離子電池正極材料，通過優(yōu)化材料的晶體結構和元素組成，提高了電池的能量密度。實驗結果表明，該材料制成的電池在相同體積下，能夠存儲比傳統(tǒng)正極材料更多的能量。問題：1.請分析該新型正極材料提高能量密度的可能原因。2.這種新型材料對鋰離子電池的發(fā)展有何重要意義？（四）論述題（共15分）材料：隨著可再生能源的快速發(fā)展，儲能技術的需求日益增長。鋰離子電池作為目前應用最廣泛的儲能技術之一，在能量密度、循環(huán)壽命等方面不斷取得進步，但仍面臨成本較高、安全性等問題。問題：請論述鋰離子電池在可再生能源儲能領域的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)，并提出相應的發(fā)展建議。（五）設計題（共20分）答題要求：根據(jù)給定的條件和要求，設計一種滿足特定儲能需求的儲能系統(tǒng)。設計一種用于家庭儲能的系統(tǒng)，要求能夠存儲足夠的電能，滿足家庭夜間用電需求，且成本較低、安全性高。請說明所選用的儲能材料及理由，以及該系統(tǒng)的工作原理和主要組成部分。答案：1.C2.B3.C4.B5.B6.B7.B8.C9.D10.C11.C12.C13.B14.B15.C16.C17.D18.C19.C20.C填空題答案：1.電解液2.金屬氧化物3.金屬4.能量密度5.循環(huán)壽命簡答題答案：1.鋰離子電池工作時，鋰離子在正負極之間嵌入和脫出。充電時，鋰離子從正極脫出，通過電解液向負極移動并嵌入負極材料；放電時，鋰離子從負極脫出，通過電解液向正極移動并嵌入正極材料，同時電子通過外電路從負極流向正極，形成電流。2.超級電容器與傳統(tǒng)電容器相比，具有更高的電容值、功率密度高、充放電速度快、循環(huán)壽命長等特點。3.儲氫合金儲氫原理是合金與氫氣發(fā)生化學反應，形成金屬氫化物，在一定條件下（如降低溫度、增加壓力），金屬氫化物分解釋放出氫氣。4.影響儲能材料性能的因素包括材料的化學成分、晶體結構、微觀形貌、制備工藝、工作溫度、充放電條件等。材料分析題答案：1.可能原因是優(yōu)化晶體結構使鋰離子嵌入和脫出更順暢，元素組成的改變可能增強了材料與鋰離子的相互作用，從而提高了能量密度。2.重要意義在于提高了鋰離子電池的能量存儲能力，有助于推動鋰離子電池在更多領域的應用，如電動汽車、大規(guī)模儲能等，促進電池技術的發(fā)展。論述題答案：優(yōu)勢：能量密度較高，可滿足一定的儲能需求；循環(huán)壽命相對較長；充放電速度較快。挑戰(zhàn)：成本較高，限制大規(guī)模應用；安全性存在一定隱患，如熱失控等。發(fā)展建議：加強研發(fā)降低成本；改進電池設