新型锂离子电池

（11分）（1）防止Fe ²⁺ 被氧化成Fe ³⁺ (2分) ;
（2）用一束强光照射溶液，从侧面能观察到一条光亮的通路。（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）充电（1分）

『贰』 某新型二次锂离子电池结构如图，电池内部是固体电解质，充电、放电时允许Li+在其间通过（图中电池内部“

A．根据电池内部锂离子移动方向知，C是原电池正极，LiCoO₂为负极，电子从LiCoO₂沿导线流向正极C，则外电路上的“→”表示放电时的电子方向，故A错误；
B．充电时，阴极上得电子发生还原反应，电极反应式为Li_1-xCoO₂+xLi⁺+xe^-=LiCoO₂，故B错误；
C．放电时负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为LiCoO₂-xe^-=Li_1-xCoO₂+xLi⁺，故C正确；
D．锂性质较活泼，能和羧酸、醇反应生成氢气，所以羧酸、醇等有机物不能作电解质溶液，故D错误；
故选C．

『叁』 横滨国立大学研发新型电极材料 可实现更便宜/能量密度更高锂电池

盖世汽车讯 据日本一组研究人员所说，锂离子电池可用于电动汽车等许多未来应用，但是其价格却往往高得让人望而却步。不过，据外媒报道，日本横滨国立大学Naoaki Yabuuchi教授领导的一个研究小组研发了一种新型电极材料，不仅能够让锂电池更便宜，还能够延长其寿命、让其具备更高的能量密度。
（图片来源：eurekalert.org）
Yabuuchi教授表示，许多研究人员已经成功地提高了电池留住电荷的能力，但是却没有提升电池有效分散电荷的能力，即让电动汽车能够具有更长的续航时间。
电池中的电极材料能够帮助吸收存储的能量，并释放存储的能量为电池供电。构成电极的材料依赖于电子和锂离子的交换，极大地影响着电池的工作效率。在此前的研究中，研究人员发现，锂离子与锰、钛和氧离子混合，能够保证电子和锂离子具备良好的输入—输出性能。不过，在实际的电池应用中，交换速度还是太慢。
Yabuuchi教授及其团队研究了此种混合化学物，并决定将其与类似的锂、氧、锰和钛离子混合物搭配，还可研磨成理想的颗粒大小。因为更小的纳米颗粒可更快、更容易地穿过电极，在室温下也可做到。
由锰离子和钛离子组成的纳米电极使得电子与锂离子之间的交换更加活跃，与之前相比，电池能够留住并分散更多电荷，同时拥有更长的使用寿命。
Yabuuchi教授表示：“钛和锰都是丰富元素，表明我们可以生产出性价比较高的电池，无需使用现有电动汽车电池的镍和钴离子。这一发现有助于降低电池成本，提升电动汽车等应用的普及率。”
该研究小组还将继续研究如何通过优化化学成分和颗粒大小，以进一步电极改进的可逆性。
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

『肆』 LiFePO4新型锂离子动力电池以其独特的优势成为奥运会绿色能源的新宠，已知磷的化合价为+5价，锂的化合价

在LiFePO₄中，P元素的化合价为+5价，Li元素的化合价为+1价，O元素的化合价为-2价，
设该化合物中Fe元素的化合价为x，
由化学式和化合物中正负化合价的代数和为0，则
（+1）+x+（+5）+（-2）×4=0
解得x=+2
故选B．

『伍』 谁是可替代锂离子电池的新型储能体系

目前在各种储能电池中，除了传统的铅酸电池、镍氢电池等，最新的电池中只有锂电池是达到了实用化水平，其它新型电池还是处于研发和实用化过程中，预计在今后相当长一段时间里，还是以锂电池为主。

『陆』 新型水系锂离子电池更安全、性价比更高

美国伦斯勒理工学院（）的工程师，采用水溶液电解质生产电池。比起传统有机电解质，新电池更安全、性价比更高、性能良好。

（图源：RPI官网）

盖世汽车讯现在，大多数手机、笔记本电脑和电动汽车，采用锂离子电池提供动力。随着充电速度越来越快，性能要求越来越高，这些电池的价格也越来越贵，而且更加易燃。据外媒报道，美国伦斯勒理工学院（）的工程师，采用水溶液电解质生产电池。比起传统有机电解质，新电池更安全、性价比更高、性能良好。

在电池内部，正极和负极两个电极浸在液体电解质中。电池充放电时，液体电解质就会传导离子。水溶液电解质因不可燃性而备受关注。而且，在制造过程中，与非水电解质不同，水溶液电解质不易受水分影响，更方便操作，成本更低。对于这种材料来说，最大的挑战在于如何保持性能。“如果你对水溶液施加太多电压，它就会电解，分解成氢和氧。”伦斯勒的机械、航空航天和核工程讲座教授NikhilKoratkar表示，“通常情况下，这种材料的电压窗口非常有限。”

在本项研究中，Koratkar及其团队，使用一种特殊的水溶液电解质，即water-in-salt电解质，该电解质不易发生电解。同时，研究人员采用锂锰氧化物做正极，用铌钨氧化物做负极。据Koratkar介绍，铌钨氧化物是一种复杂的氧化物，以前从未发现应用于水系电池中。“事实证明，氧化铌钨的单位体积储能表现突出。从体积方面看，这是迄今为止表现最好的水系锂离子电池。”

据介绍，氧化铌钨的重量和密度相对较大，所以，基于质量的储能能力接近平均水平；由于铌钨颗粒在电极中致密堆积，基于体积的储能能力相当高。这种材料的晶体结构，为锂离子提供通道，使离子快速扩散，因此可以快速充电。

Koratkar表示，新电池充电速度快，而且单位体积储电量大，这在水系电池中很罕见。对于新兴应用来说，如便携式电子设备、电动汽车和网格存储，在有限的体积中尽可能多地存储能量，这一点至关重要。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

『柒』 某款新型电动轿车，每充电一次，锂离子电池储存的能量为50kWh，可供该车行驶300km，其最高车速可达250km

由题意有，行驶来100千米消耗的电能：源
W=

100km

300km

×50kW?h=

50

3

kW?h=

50

3

×3.6×10⁶J=6×10⁷J，
依题意有，Q_放=W，
由Q_放=mq可得，完全燃烧柴油的质量：
m=

Q放

q

=

6×107J

3×107J/kg

=2kg，
由ρ=

m

V

可得，完全燃烧柴油的体积：
V=

m

ρ

=

2kg

0.85×103kg/m3

×2.35×10^-3m³=2.35L．
答：该车连续行驶100km消耗的电能相当于完全燃烧2.35L柴油产生的热量．

『捌』 新型LiFePO4可充电锂离子动力电池以其独特的优势成为绿色能源的新宠．已知该电池放电时，正极：FePO4+Li+

A．充电时动力电池上标注“+”的电极应与外接电源的正极相连，发生氧化反应：LiFePO₄-e^-=FePO₄+Li⁺，故A正确；
B．放电时电池反应为FePO₄+Li=LiFePO₄，则充电时电池反应为LiFePO₄=FePO₄+Li，故B错误；
C．放电时电池内部Li⁺向正极移动，故C错误；
D．放电时，在正极上FePO₄得电子被还原，故D错误．
故选A．

『玖』 日本发明新型电池，如何做到比锂离子电池量产成本便宜

锂离子电池在科技世界中扮演着核心角色，为从智能手机到智能汽车的一切提供动力。电池是每个电池的基本单元，它的制造是一个复杂的过程，需要洁净室的条件——用气闸控制水分，持续的空气过滤和精确的防止高活性物质污染。想在电池方面取得大成就就是一件十分艰难的事情。

许多科学家们联合在一起努力开发出新型电池。韩国的LG化学有限公司(LG Chem Ltd.)、中国的CATL和日本的松下电器(Panasonic Corp.)等几家顶级厂商都要花费数十亿美元来建造一个合适的工厂。

『拾』 磷酸铁锂电池是一种新型锂离子电池，其正极材料为LiFePO4，充放电时的变化如图示，负极充、放电时的变化

A、磷酸铁锂电池可以连续充放电使用，属于二次电池，故A正确；
B、LiFePO₄中Li是+1价，P是+5价，O是-2价，根据化合价规则确定Fe元素的化合价是+2价，故B正确；
C、充电时电池正极发生失电子的氧化反应，不是得电子的还原反应，故C错误；
D、在原电池中，阳离子移向原电池的正极，即Li⁺向正极移动，故D错误．
故选AB．