新型鋰離子電池

（11分）（1）防止Fe ²⁺ 被氧化成Fe ³⁺ (2分) ;
（2）用一束強光照射溶液，從側面能觀察到一條光亮的通路。（2分）；1mol (2分)
（3）嵌有Li的石墨（2分） Li ₂ FeSiO ₄ -e ^- =LiFeSiO ₄ +Li ⁺ (2分) （4）充電（1分）

『貳』 某新型二次鋰離子電池結構如圖，電池內部是固體電解質，充電、放電時允許Li+在其間通過（圖中電池內部「

A．根據電池內部鋰離子移動方向知，C是原電池正極，LiCoO₂為負極，電子從LiCoO₂沿導線流向正極C，則外電路上的「→」表示放電時的電子方向，故A錯誤；
B．充電時，陰極上得電子發生還原反應，電極反應式為Li_1-xCoO₂+xLi⁺+xe^-=LiCoO₂，故B錯誤；
C．放電時負極上失電子發生氧化反應，電極反應式為LiCoO₂-xe^-=Li_1-xCoO₂+xLi⁺，故C正確；
D．鋰性質較活潑，能和羧酸、醇反應生成氫氣，所以羧酸、醇等有機物不能作電解質溶液，故D錯誤；
故選C．

『叄』 橫濱國立大學研發新型電極材料 可實現更便宜/能量密度更高鋰電池

蓋世汽車訊 據日本一組研究人員所說，鋰離子電池可用於電動汽車等許多未來應用，但是其價格卻往往高得讓人望而卻步。不過，據外媒報道，日本橫濱國立大學Naoaki Yabuuchi教授領導的一個研究小組研發了一種新型電極材料，不僅能夠讓鋰電池更便宜，還能夠延長其壽命、讓其具備更高的能量密度。
（圖片來源：eurekalert.org）
Yabuuchi教授表示，許多研究人員已經成功地提高了電池留住電荷的能力，但是卻沒有提升電池有效分散電荷的能力，即讓電動汽車能夠具有更長的續航時間。
電池中的電極材料能夠幫助吸收存儲的能量，並釋放存儲的能量為電池供電。構成電極的材料依賴於電子和鋰離子的交換，極大地影響著電池的工作效率。在此前的研究中，研究人員發現，鋰離子與錳、鈦和氧離子混合，能夠保證電子和鋰離子具備良好的輸入—輸出性能。不過，在實際的電池應用中，交換速度還是太慢。
Yabuuchi教授及其團隊研究了此種混合化學物，並決定將其與類似的鋰、氧、錳和鈦離子混合物搭配，還可研磨成理想的顆粒大小。因為更小的納米顆粒可更快、更容易地穿過電極，在室溫下也可做到。
由錳離子和鈦離子組成的納米電極使得電子與鋰離子之間的交換更加活躍，與之前相比，電池能夠留住並分散更多電荷，同時擁有更長的使用壽命。
Yabuuchi教授表示：「鈦和錳都是豐富元素，表明我們可以生產出性價比較高的電池，無需使用現有電動汽車電池的鎳和鈷離子。這一發現有助於降低電池成本，提升電動汽車等應用的普及率。」
該研究小組還將繼續研究如何通過優化化學成分和顆粒大小，以進一步電極改進的可逆性。
本文來源於汽車之家車家號作者，不代表汽車之家的觀點立場。

『肆』 LiFePO4新型鋰離子動力電池以其獨特的優勢成為奧運會綠色能源的新寵，已知磷的化合價為+5價，鋰的化合價

在LiFePO₄中，P元素的化合價為+5價，Li元素的化合價為+1價，O元素的化合價為-2價，
設該化合物中Fe元素的化合價為x，
由化學式和化合物中正負化合價的代數和為0，則
（+1）+x+（+5）+（-2）×4=0
解得x=+2
故選B．

『伍』 誰是可替代鋰離子電池的新型儲能體系

目前在各種儲能電池中，除了傳統的鉛酸電池、鎳氫電池等，最新的電池中只有鋰電池是達到了實用化水平，其它新型電池還是處於研發和實用化過程中，預計在今後相當長一段時間里，還是以鋰電池為主。

『陸』 新型水系鋰離子電池更安全、性價比更高

美國倫斯勒理工學院（）的工程師，採用水溶液電解質生產電池。比起傳統有機電解質，新電池更安全、性價比更高、性能良好。

（圖源：RPI官網）

蓋世汽車訊現在，大多數手機、筆記本電腦和電動汽車，採用鋰離子電池提供動力。隨著充電速度越來越快，性能要求越來越高，這些電池的價格也越來越貴，而且更加易燃。據外媒報道，美國倫斯勒理工學院（）的工程師，採用水溶液電解質生產電池。比起傳統有機電解質，新電池更安全、性價比更高、性能良好。

在電池內部，正極和負極兩個電極浸在液體電解質中。電池充放電時，液體電解質就會傳導離子。水溶液電解質因不可燃性而備受關注。而且，在製造過程中，與非水電解質不同，水溶液電解質不易受水分影響，更方便操作，成本更低。對於這種材料來說，最大的挑戰在於如何保持性能。「如果你對水溶液施加太多電壓，它就會電解，分解成氫和氧。」倫斯勒的機械、航空航天和核工程講座教授NikhilKoratkar表示，「通常情況下，這種材料的電壓窗口非常有限。」

在本項研究中，Koratkar及其團隊，使用一種特殊的水溶液電解質，即water-in-salt電解質，該電解質不易發生電解。同時，研究人員採用鋰錳氧化物做正極，用鈮鎢氧化物做負極。據Koratkar介紹，鈮鎢氧化物是一種復雜的氧化物，以前從未發現應用於水系電池中。「事實證明，氧化鈮鎢的單位體積儲能表現突出。從體積方面看，這是迄今為止表現最好的水系鋰離子電池。」

據介紹，氧化鈮鎢的重量和密度相對較大，所以，基於質量的儲能能力接近平均水平；由於鈮鎢顆粒在電極中緻密堆積，基於體積的儲能能力相當高。這種材料的晶體結構，為鋰離子提供通道，使離子快速擴散，因此可以快速充電。

Koratkar表示，新電池充電速度快，而且單位體積儲電量大，這在水系電池中很罕見。對於新興應用來說，如攜帶型電子設備、電動汽車和網格存儲，在有限的體積中盡可能多地存儲能量，這一點至關重要。

本文來源於汽車之家車家號作者，不代表汽車之家的觀點立場。

『柒』 某款新型電動轎車，每充電一次，鋰離子電池儲存的能量為50kWh，可供該車行駛300km，其最高車速可達250km

由題意有，行駛來100千米消耗的電能：源
W=

100km

300km

×50kW?h=

50

3

kW?h=

50

3

×3.6×10⁶J=6×10⁷J，
依題意有，Q_放=W，
由Q_放=mq可得，完全燃燒柴油的質量：
m=

Q放

q

=

6×107J

3×107J/kg

=2kg，
由ρ=

m

V

可得，完全燃燒柴油的體積：
V=

m

ρ

=

2kg

0.85×103kg/m3

×2.35×10^-3m³=2.35L．
答：該車連續行駛100km消耗的電能相當於完全燃燒2.35L柴油產生的熱量．

『捌』 新型LiFePO4可充電鋰離子動力電池以其獨特的優勢成為綠色能源的新寵．已知該電池放電時，正極：FePO4+Li+

A．充電時動力電池上標注「+」的電極應與外接電源的正極相連，發生氧化反應：LiFePO₄-e^-=FePO₄+Li⁺，故A正確；
B．放電時電池反應為FePO₄+Li=LiFePO₄，則充電時電池反應為LiFePO₄=FePO₄+Li，故B錯誤；
C．放電時電池內部Li⁺向正極移動，故C錯誤；
D．放電時，在正極上FePO₄得電子被還原，故D錯誤．
故選A．

『玖』 日本發明新型電池，如何做到比鋰離子電池量產成本便宜

鋰離子電池在科技世界中扮演著核心角色，為從智能手機到智能汽車的一切提供動力。電池是每個電池的基本單元，它的製造是一個復雜的過程，需要潔凈室的條件——用氣閘控制水分，持續的空氣過濾和精確的防止高活性物質污染。想在電池方面取得大成就就是一件十分艱難的事情。

許多科學家們聯合在一起努力開發出新型電池。韓國的LG化學有限公司(LG Chem Ltd.)、中國的CATL和日本的松下電器(Panasonic Corp.)等幾家頂級廠商都要花費數十億美元來建造一個合適的工廠。

『拾』 磷酸鐵鋰電池是一種新型鋰離子電池，其正極材料為LiFePO4，充放電時的變化如圖示，負極充、放電時的變化

A、磷酸鐵鋰電池可以連續充放電使用，屬於二次電池，故A正確；
B、LiFePO₄中Li是+1價，P是+5價，O是-2價，根據化合價規則確定Fe元素的化合價是+2價，故B正確；
C、充電時電池正極發生失電子的氧化反應，不是得電子的還原反應，故C錯誤；
D、在原電池中，陽離子移向原電池的正極，即Li⁺向正極移動，故D錯誤．
故選AB．