锂离子电池 习题汇总.docx

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锂离子电池习题汇总

高考必考题锂离子电池习题汇总

材料:

锂离子电池实际上是一种锂离子浓差二次电池（充电电池），正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。

它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。

在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：

充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态,正极处于贫锂态；放电时则相反,Li+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于富锂态

在充放电过程中，负极材料的化学结构基本不变。

因此，从充放电反应的可逆性看，锂离子电池反应是一种理想的可逆反应。

目前，用作锂离子电池的正极材料是过渡金属和锰的离子嵌入化合物，负极材料是锂离子嵌入碳化合物，常用的碳材料有石油焦和石墨等。

国内外已商品化的锂电池正极是LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O2，负极是层状石墨

锂离子电池：

锂系电池分为锂电池和锂离子电池。

手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池，而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品

1、某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。

放电时的电池反应为：

Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。

下列说法正确的是（）

A．放电时，LiMn2O4发生氧化反应B．放电时，正极反应为：

Li++LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4

C．充电时，LiMn2O4发生氧化反应$Z!

W;O8B4R2V,UD．充电时，阳极反应为：

Li++e-=Li

2、（2014天津6）已知：

锂离子电池的总反应为：

LixC+Li（1-x）CoO2=C+LiCoO2锂硫电池的总反应为：

2Li+S=Li2S有关上述两种电池说法正确的是（）

A．锂离子电池放电时，Li+向负极迁移

B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应

C．理论上两种电池的比能量相同

D．右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电

3、天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。

锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钻（LiCoO2），充电时LiCoO2中Li被氧化，Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）中，以LiC6表示。

电池反应为，下列说法正确的是（）

A．充电时，电池的负极反应为LiC6-e-Li+C6

B．放电时，电池的正极反应为CoO2+Li++e-LiCoO27Q0X:

b&g4Y

C．羧酸、醇等含活泼氢气的有机物可用作锂离子电池的电解质

D．锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低

4、（双选）锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。

锂离子电池放电时的电极反应式为

负极反应：

C6Li-xe-==C6Li1-x+xLi+（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料）

正极反应：

Li1-xMO2+xLi++xe-==LiMO2（LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物）

下列有关说法正确的是（）

A．锂离子电池充电时电池反应为C6Li+Li1-x==MO2LiMO2+C6Li1-x

B．电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1mol电子，金属锂所消耗的质量最小

C．锂离子电池放电时电池内部Li+向负极移动

D．锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1-x+xLi++xe-=C6Li

5、某种聚合物锂离子电池放电时的反应为Lil－xCoO2+LixC6=6C+LiCoO2，其电池如图所示。

下列说法不正确的是（）

A．放电时，LixC6发生氧化反应

B．充电时，Li＋通过阳离子交换膜从左向右移动

C．充电时，将电池的负极与外接电源的负极相连

D．放电时，电池的正极反应为Lil－xCoO2+xLi＋+xe－=LiCoO2

6、锂离子电池因其工作电压高（3.6V）、无污染等优点倍受市场青睐。

最常见的一种锂离子电池工作原理是：

C6＋LiCoO2Li1—xCoO2+LixC6下列有关这种锂离子电池的说法错误的是

A．电池内部运载电荷的是Li+B．负极材料是填充了金属锂的石墨（LixC6）

C．锂离子电池电解质溶液是Li+盐的水溶液

D．放电时的正极反应为Li1—xCoO2+xLi++xe—=LiCoO2

7、（2014全国新课标2）2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。

下列叙述错误的是（）

A．a为电池的正极

B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi

C．放电时，a极锂的化合价发生变化

D．放电时，溶液中的Li+从b向a迁移

8、（双选）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。

电池反应为：

FePO4＋LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li+导电固体为电解质。

下列有关LiFePO4电池说法正确的是（）

A．可加入硫酸以提高电解质的导电性

B．放电时电池内部Li+向负极移动

C．充电过程中，电池正极材料的质量减少

D．放电时电池正极反应为：

FePO4＋Li+＋e-==LiFePO4

9、Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：

2Li++FeS+2e-═Li2S+Fe有关该电池的下列叙述中正确的是（　　）

A．该电池的电池反应式为：

2Li+FeS═Li2S+Fe

B．Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价

C．负极的电极反应式为：

Al-3e-═Al3+

D．Li-Al/FeS电池是一种一次性电池

10、研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源．该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电．关于该电池的下列说法不正确的是（　　）

A．水既是氧化剂又是溶剂B．放电时正极上有氢气生成

C．放电时OH-向正极移动D．总反应为：

2Li+2H2O=2LiOH+H2↑

11、新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位。

可用作节能环保电动汽车的动力电池。

磷酸亚铁锂（LiFePO4）是新型锂离子电池的首选电极材料，它的制备方法如下：

方法一：

将碳酸锂、乙酸亚铁［（CH3-COO）2Fe］、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后，在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂，同时生成的乙酸及其它产物均以气体逸出。

方法二：

将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀。

沉淀经过滤、洗涤、干燥，在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。

在锂离子电池中，需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离子移动的介质，该有机聚合物的单体之一（用M表示）的结构简式如下：

请回答下列问题

（1）上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行。

其原因是__________________________________________________________

（2）在方法一所发生的反应中，除生成磷酸亚铁锂、乙酸外，还有_______、_______、______（填化学式）生成

（3）在方法二中，阳极生成磷酸亚铁锂的电极反应式为____________________

（4）写出M与足量氧化钠溶液反应的化学方程式：

_____________________

（5）已知该锂离子电池在充电过程中，阳极的磷酸亚铁锂生成磷酸铁，则该电池放电时

正极的电极反应式为______________________

12、（2014海南卷16）锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。

该电池反应原理如图所示，其中电解质LiCIO4。

溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。

回答下列问题：

（1）外电路的电流方向是由_____极流向_____极。

（填字母）

（2）电池正极反应式为________________________________

（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？

____（填“是”或“否”），原因是____________

（4）MnO2可与KOH和KClO3，在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程式为

____________________________________________

K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为________

13、（2013年课标卷Ⅰ）锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。

某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等。

充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6。

现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。

回答下列问题：

（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为_______

（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_________________________________-

（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式_____________________________________________________；

可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是______________________。

（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_______________________。

（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式___________。

（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是________________。

在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有_____________（填化学式）。

14、废旧锂离子电池的正极材料（主要含有LiCoO2及少量Al、Fe等）可用于回收钴、锂，工艺流程如下：

（1）在上述溶解过程中，S2O32-被氧化成SO42-，LiCoO2在溶解过程中发生反应的化学方程式为__________________________________8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+1lH2O

，还原产物是_______________

CoSO4

（2）在上述除杂过程中，通入空气的作用是_______________________________

将Fe2+氧化成Fe3+

废渣的主要成分是__________________________________________________

A1（OH）3和Fe（OH）3

（3）“沉淀钴”和“沉淀锂”的离子方程式分别为_________________________________

Co2++2OH-=Co（OH）2↓

（4）除了废渣可以回收利用外，本工艺还可回收的副产品是______________________

15、Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。

（1）该电池的负极材料是________。

电池工作时，电子流向_______（填“正极”或“负极”）。

（2）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是

_______________。

欲除去Cu2+，最好选用下列试剂中的_______________（填代号）

a．NaOHb．Znc．Fed．NH3·H2O

（3）MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。

阳极的电极反应式是__________________。

若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为________g

16．[2014·