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文檔簡介
1、鋰離子電池大全1 顧問跟大家一起分享鋰電池與鋰離子電池的不同:鋰電池:鋰電池是一類以金屬鋰或含鋰物質作負極的化學電源的總稱。已實用化的鋰電池有limno2 ,lii2, licuo,liso2,liag2cro4 等。而當這里的鋰電極用碳代替時,便成了最新式的鋰離子蓄電池。例1:鋰電池的總反應可表示為:li+mno2=limno2,鋰元素的化合價從0_價變為-1_價,錳元素的化合價從+4_價變為+3_價 &
2、#160; 例2、常用于心臟起搏器的一種微型鋰電池,石墨作正極,電解質溶液由四氯化鋁鋰(lialcl4)溶解在亞硫酸氯(socl2)中組成。電池的總反應式為:
3、8li+3socl2=6licl+li2so3+2s 1.市場上經常見到的標記為li-ion的電池稱為“鋰離子電池”。它的負極材料是金屬鋰和碳的復合材料(碳作為金屬鋰的載體),電解質為一種能傳導li+的高分子材料。這種
4、鋰離子電池的電池反應為:li+2li0.35nio2 2li0.85nio2下列說法不正確的是( d )a.放電時,負極的電極反應式li - e- =li+b.充電時,li0.85nio2既發生氧化反應又發生還原反應c.該電池不能用水溶液作為電解質d.放電過程中li+向負極移動解析:放電時,負極發生氧化反應,負極的電極反應式為li - e- =li+ a正確;充電時,正極上的li0.85nio2 和負極上的li0.85nio2 分別發生氧化反應和還原反應,b正確;若用水
5、溶液作電解質,則金屬鋰會被反應掉,c正確;放電過程中li+向正極移動,d不正確;2.(1)和(2)在正負極上有些矛盾,(2)錯誤(1)天津是我國研發和生產鋰離子電池的重要基地。鋰離子電池正極材料是含鋰的二氧化鈷(licoo2)充電時licoo2中li被氧化,li+遷移并以li原子形式嵌入電池負極材料碳(c6)中,以lic6表示。電池反應為lic6+coo2licoo2+c6,下列說法正確的是(b)a.充電時電池的負極反應為lic6 - e-=li+c6b.放電時電池的正極反應為coo2 + li+ + e-=licoo2c.羧酸,醇等
6、含活潑氫的有機物可用作鋰離子電池的電解質。d.鋰離子電池的比能量(單位質量釋放的能量)低。a項,充電時,發生電解池反應,電池負極即為電解池的陰極,發生還原反應,li+c6+ e- = lic6b項,放電時發生原電池反應,電池正極發生發生還原反應;c項,含活潑氫的有機物作電解質易得電子,因此不能作為鋰電池的電解質;d項,鋰相對原子質量小,其密度小,所以鋰離子電池的比能量高.原電池 負極:lic6 - e-=li+c6 &
7、#160; 正極:coo2 + li+ + e-=licoo2(2)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li+在其間通過(圖中電池內部“”表示放電時li+的移動方向)。充電,放電時總反應可表示為licoo2 +6clixc6+ li1-xcoo2 下列說法正確的是(cd)a.外電路上的" "表示放電時的電流方向b.充電時陰極電極反
8、應:lixc6-xe- =6c +xli+c.放電時負極電極反應: lico2 -xe- = li1-xco2 +xli+d.外電路有0.1mole- 通過,發生遷移的li+的質量為0.7克解析:由總反應式可知,c的化合價從0價變為負價,得電子,可知電極c是正極,lico2電極是負極,則外電路上的" ''表示放電時的電子方向,選項a不正確;充電過程是補充電極的過程,原來原電池的正極,充電時做電解池的陽極,所以選項b錯誤;由總反應式可知選項c正確;由選項c的
9、電極反應式可知,每有1mol電子轉移,遷移的li+也是1mol所以選項d正確。 3. (1) 手機中使用的鋰電池電板是新興的高能電池,以質量輕,電容量大而受到普遍重視。目前已制成多種功能的鋰電池。某鋰電池的總反應可表示為:li + mno2 = limno2,在上述反應中鋰元素的化合價從 0 價轉變為 +1 價,錳元素的化合價從 +4 變為 +3
10、160; 價。解析:0 ,+1 , +4 ,+3(2) 鋰電池是一代高能電池,目前已研究成功多種鋰電池。某種鋰電池的總反應式為:li + mno2= limno2,下列說法中正確的是(b)a.li是正極,mno2是負極。b.放電時負極的反應:li - e- =li+c.放電時正極的反應:mno2- - e- = mno2。d.電池放電時,產生高錳酸根離子。本題雖然不難,但也是高
11、考常考的內容,解題的關鍵是記住“活潑金屬作負極,失去電子,發生氧化反應”這一重要結論。(3)另一種常用的電池是鋰電池(鋰是一種堿金屬元素,其相對原子質量為7),由于它的比容量(單位質量電極材料所能轉換的電量)特別大而廣泛應用于心臟起搏器,一般使用時間長達10年,它的負極用金屬鋰制成,電池總反應可表示為li + mno2 = limno2 試回答鋰電池比容量特別大的原因是鋰的摩爾質量小。鋰電池中的電解質溶液需用非水溶劑配制,為什么這種電池不能使用電解質的水溶液?請用化學方程式表示其原因
12、2li + 2h2o =2lioh + h2。(4)某可充電的鋰離子電池以limn2o4為正極,嵌入鋰的碳材料為負極,含li+導電固體為電解質。放電時電池反應為:li+limn2o4 =li2mn2o4 。下列說法正確的是(b)a.放電時limn2o4發生氧化反應b.放電時,正極反應為:li+limn2o4+e- =li2mn2o4c.充電時,limn2o4發生氧化反應 d.充電時,陽極反應為:li+ +e- =li解析1:根據放電時的電池反應方程式可知,放電時li作負極,發生氧化反應
13、,電極反應式:li - e- =li+ ,mn2o4-在正極上發生還原反應,電極反應式為:li+limn2o4+e- =li2mn2o4 ,故a錯,b正確;充電時mn2o42-發生氧化反應,而非limn2o4,c錯;陽極上應為陰離子放電,發生氧化反應,d錯.解析2:點評:本題主要是考察原電池正,負極以及電解池的陰,陽極所發生的反應與氧化還原反應的關系。可充電電池可看作是原電池和電解池的結合,在電解池的陰極,原電池的正極發生的反應均是還原反應。放電的正,負極反應分別跟充電的陽極,陰極反應互為逆反應,即放電時得電子,充電時必須失電子。解析
14、:選項a,由題意知放電時limn2o4中錳元素的化合價降低,故它發生還原反應,a不正確;選項b正確;選項c中,充電過程是補充電極的過程,原來作為原電池正極的,現作為電解池的陽極,發生氧化反應,并且應是li2mn2o4發生氧化反應,故選項c不正確;選項d中,陽極發生氧化反應,而此反應是還原反應,故不正確,答案:b4.(1)鋰離子電池已經成為新一代實用化的蓄電池,該電池具有能量密度大,電壓高的特性。鋰離子電池放電時的電極反應式為:負極反應c6li - xe- =c6li1-x +xli+(c6li表示鋰原子嵌入石墨形成的復合材料)正極反應:li1-xmo2+
15、 xli+ +xe- =limo2(limo2表示含鋰的過渡金屬氧化物)下列有關說法正確的是(bd)a.鋰離子電池充電時電池反應:c6li+li1-xmo2 =c6li1-x+limo2b.電池反應中,鋰、鋅、銀、鉛各失1mol去電子,金屬鋰消耗的質量最小c.鋰離子電池放電時電池內部li+向負極移動d.鋰離子電池充電時陰極反應為: c6li1-x +xli+xe- = c6li,解析:作為原電池時負極反應為:c6li - xe- =c6li1-x+xli+,正極反應為:li1-xmo2
16、+ xli+ +xe- =limo2放電時電池反應為:c6li+li1-xmo2 = c6li1-x+limo2,a項錯誤;作為電解池時,陽極反應為: limo2-xe- =li1-xmo2+ xli+,陰極反應為: c6li1-x +xli+xe- = c6li ,由于li的式量最小,li,zn,ag,pb各失去1mol電子時,金屬鋰消耗的質量最小,因此,b,d正確。(2)南昌大學最近研發出一種新型納米鋰電池,已躋身國內領先地位。以下是某種鋰離子電池反應:c6li
17、+li1-xmo2c6li1-x+limo2(c6li表示鋰原子嵌入石墨形成的復合材料,limo2表示含鋰的過渡金屬氧化物)回答:(1)鋰電池放電時負極反應為:c6li - xe- =c6li1-x +xli+,則正極反應為:li1-xmo2+ xli+ +xe- =limo2(2)電池放電時若轉移1mole-,則消耗負極材料 克解析:此題以新型電池為載體考查了原電池電極反應方程式的書寫,題中電極材料陌生,分發評論 子中出現了字母x,增加了一些難度,解題時只要抓住原電池正負極反應得失電子守恒
18、,仿照題目給定的負極反應,結合總反應方程式即可以寫出正極反應:li1-xmo2+ xli+ +xe- =limo2,消耗的負極材料的質量為克5.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。已知電池放電時的正極反應式為:fepo4+li+ +e- =lifepo4,負極li - e- =li+下列說法中正確的是(b)a.充電時的總反應為:fepo4+li =lifepo4,b.充電時動力電池上標注“+”的電極應與外接電源的正極相連c.放電時電池內部li+向負極移動d.放電時,在正
19、極上li+得電子被還原解析:放電時,在正極fe3+得電子被還原,li在負極失電子生成li+,li+向正極極移動,c,d不正確, 充電時總反應為:lifepo4=fepo4+li ,不正確;電池的正極在充電時作陽極,與外接電源的正極相連,b項正確 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。已知該電池放電時的電極反應式為:正極 fepo4+li+e=lifepo4 負極 lie= li+下列說法中正確的是 (b)a充電時電池反應為fepo4+li =
20、60;lifepo4b充電時動力電池上標注“+”的電極應與外接電源的正極相連c放電時,在正極上是li得電子被還原d放電時電池內部li+ 向負極移動例題7、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。已知該電池放電時的電極反應式為:正極 fepo4+li+e=lifepo4 負極 lie= li+下列說法中正確的是(b)a充電時電池反應為fepo4+li = lifepo4b充電時動力電池上標注“+”的電極應與外接電源的正極相連待添加的隱藏文字內容3c放電時電池內部li+向負極移動 d放電時,在正極上是li得電子被還原-注
21、:應該是fe得電子例8.lifepo4電池具有穩定性高、安全、對環境友好等優點,可用于電動汽車。電池反應為:fepo4 + li lifepo4,(向左為放電)電池的正極材料是lifepo4,負極材料是石墨,含導電固體為電解質。下列有關lifepo4電池說法正確的是( cd )a.可加入硫酸以提高電解質的導電性 b.放電時電池內部li+ 向負極移動c.充電過程中,電池正極材料的質量減少d.放電時
22、電池正極反應為: fepo4 + li+ + e- lifepo4本題難度為難,考查原電池和電解池的工作原理個中來考察,加大了題目難度,并且放在陌生的環境中,要求考生運用信息遷移能力完成該題。a.加硫酸會使鋰直接與硫酸反應;b.放電時li+向正極移動;c.充電時正極lifepo4變為 fepo4,所以質量變小;d.容易寫出負極反應 li -
23、e- = li+ :由總反應減去負極反應,可得正極反應。 鋰離子電池是指使用能吸入或解吸鋰離子的碳素材料作為負極活性物質;使用能吸入或解吸鋰離子并含有鋰離子的金屬氧化物作為正極活性物質,基于以上進行化學反應的原理而制成的使用有機溶液作為電解液的可充電電池。電池充放電時,在正、負極反復吸入或解吸的是鋰離子(li+),故而稱之為鋰離子電池。例1(2006年江蘇高考)鋰離子電池已經成為新一代實用化的蓄電池,該電具有能量密度大、電壓高的特性。鋰離子電池放電時的電極反應式為 負極反應:c6lixe=c6li1xxli+(c6li表示鋰原子嵌入石墨形成復合材料)正極反應:li1xmo2xli+x e=limo2(limo2表示含鋰的過渡金屬氧化物)下列有關說法正確的是(bd)a鋰離子電池充電時電池反應為c6lili1xmo2=
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