第41講常考新型化學電源

［復習目標］1.知道常考新型化學電源的類型及考查方式。2.會分析新型化學電源的工作原

理，能正確書寫新型化學電源的電極反應式。

類型一鋰電池與鋰離子電池

■歸納整合必各知識

1.鋰電池

鋰電池是一類由金屬鋰或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。工作時金屬鋰失

去電子被氧化為Li+,負極反應均為Li—e-==Li+,負極生成的經過電解質定向移動到正

極。

2.鋰離子二次電池

(1)鋰離子電池基于電化學“嵌入/脫嵌”反應原理，替代了傳統的“氧化一還原”原理；在兩

極形成的電壓降的驅動下，Li,可以從電極材料提供的“空間”中“嵌入”或“脫嵌”.

(2)鋰離子電池充電時陰極反應式一般為Ce+xLi'+xe-=LiiC6；放電時負極反應是充電時陰

+

極反應的逆過程：LiAC6-xe-=C6+xLio

⑶鋰離子電池的正極材料一般為含Li'的化合物，目前已商業化的正極材料有LiFeP(L、

LiCoO2>LiMmCh等。

■專項突破關鍵能力

1.鋰-液態多硫電池具有能量密度高、儲能成本低等優點，以熔融金屬鋰、熔融硫和多硫化

鋰［Li2sA(2WxW8)］分別作兩個電極的反應物，固體AI2O3陶瓷(可傳導Li+)為電解質，其反應

原理如圖所示。下列說法錯誤的是()

A.該電池比鈉-液態多硫電池的比能量高

B.放電時，內電路中Li*的移動方向為從電極a到電極b

C.AI2O3的作用是導電、隔離電極反應物

D.充電時，外電路中通過0.2mol電子，陽極區單質硫的質量增加3.2g

2.隨著各地“限牌”政策的推出，電動汽年成為汽車界的“新寵”。某品牌全電動汽車使用

的是鉆酸鋰（LiCoO?）電池，其工作原理如圖，A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十的高分子材料，隔膜只允許特定的離子通過，電池反應

為Liq+Li-QoOz卻:C6+LiCoO2o下列說法不正確的是（）

允電

電解質隔膜

A.隔膜只允許Li,通過，放電時Li'從左邊流向右邊

B.放電時，正極鋰的化合價未發生改變

+

C.充電時B作陽極，電極反應式為LiCoOz-xe——Li,-ACoO2+ALi

D.廢舊鉆酸鋰（LiCoOj電池進行“放電處理”讓Li'進入石墨中而有利于回收

類型二微生物燃料電池

■歸納整合必備知識

微生物燃料電池是一種利用微生.物將有機物中的化學能直接轉化成電能的裝置。其基本工作

原理是在負極室厭氧環境下，有機物在微生物作用下分解并釋放出電子和質子，電子依靠合

適的電子傳遞介體在生物組分和負極之間進行有效傳遞，并通過外電路傳遞到正極形成電流,

而質子通過質子交換膜傳遞到正極，氧化劑（如氧氣）在正極得到電子被還原。

■專項突破關鍵能力

1.（2022?山西朔州一中模擬）利用某新型微生物電池可消除水中碳水化合物的污染，其工作原

理如圖所示，下列有關說法正確的是（）

A.X電極是負極

B.Y電極上的反應式：C”（H2。）“一4/優一=mC02t十（“一2〃?）H2O十4〃汨*

C.H+由左向右移動

D.有1molCO2生成時，消耗1molMnO2

2.（2022?牡丹江一中高三模擬）如圖是利用微生物將廢水中的乙二胺吐N（CH2”NH2］氧化為環

境友好物質而制作的化學電源，可給二次電池充電。下列說法正確的是（）

-；

A.M極電極反應式：H2N（CH2）2NH2+4H2O-16e=2CO2+N2+16H

B.充電時二次電池的正極應與M極相連

C.H'通過質子交換膜由N極向M極移動

D.若N極消耗了標準狀況下2.24L02，則有0.4mol電子從N極流向M極

類型三物質循環轉化型電池

■歸納整合必備知識

根據物質轉化中，元素化合價的變化或離子的移動（陽離子移向正極區域，陰離子移向負極區

域）判斷電池的正、負極，是分析該電池的關鍵。

■專項突破關鍵能力

1.液流電池是電化學儲能領域的一個研究熱點，其優點是儲能容量大、使用壽命長。下圖為

一種中性Zn/Fe液流電池的結構及工作原理圖。下列有關說法錯誤的是（）

A.充電時電極A連電源負極

B.放電時正極電極反應為Fe（CN）r+c-=Fe（CN）r

C.放電時負極區離子濃度增大，正極區離子濃度減小

D.充電時陰極電極反應：ZnBn+2e=Zn+4Br

H2I~?~~ICl2

LiCI溶液T；f殘余海水

稀鹽酸T_濃縮海水

(富含Li*)

A.電池工作時，Li.通過離子導體移向Y極區

B.電流由X極通過外電路流向Y極

C.正極發生的反應為2H++2c一二比t

D.Y極每生成1molCh，X極區得到2molLiCl

2.利用電解質溶液的濃度對電極電勢的影響，可設計濃差電池。某熱再牛.濃差電池工作原理

如圖所示，通入NH3時電池開始工作，左側電極質量減少，右側電極質量增加，中間A為陰

離子交換膜，放電后可利用廢熱進行充電再生。下列說法不正確的是()

2+

已知：CU+4NH3CU(NH3)5\

NH；I

Cu(NO.J溶液

-

A.放電時，左側電極發生氧化反應：Cu+4NH3-2e=Cu(NH3)r

B.放電時，電池的總反應為Cu2++4NH3=Cu(NH3)/A//>0

C.放電時，N(A■經離了交換膜由右側向左側遷移

D.上述原電池的形成說明相同條件下，Cu(NH3)「的氧叱性比C/+弱

真題演練明確考向

1.(2020?山東，10)微生物脫鹽電池是?種高效、經濟的能源裝置，利用微生物處理有機廢水

獲得電能，同時可實現海水淡化。現以NaCI溶液模擬海水，采用惰性電極，用如圖裝置處

理有機廢水(以含CH3c00一的溶液為例)。下列說法錯誤H勺是()

上隔膜1合隔膜2工

廢水海水水溶液

A.負極反應為CH3coeT+2H2。-8b=282t+7H

B.隔膜1為陽離子交換膜，隔膜2為陰窩子交換膜

C.當電路中轉移1mol電子時，模擬海水理論上除鹽58.5g

D,電池工作一段時間后，正、負極產生氣體的物質的量之比為2：I

2.（2021?湖南，10）鋅/溟液流電池是一種先進的水溶液電解質電池，廣泛應用于再生能源儲

能和智能電網的備用電源等。三單體串聯鋅/澳液流電池工作原理如圖所示：

貯液器

雙飲住帙仲生科電儂-----B。狀性Br?雙合

電極物貯存

卜.列說法錯誤的是（）

A.放電時，N極為正極

B.放電時，左側貯液器中ZnBn的濃度不斷減小

C.充電時，M極的電極反應式為Zn2++2e-=Zn

D.隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過

3.（2022.全國乙卷，l2）Li-O2電池比能量高，在汽車、航天等領域具有良好的應用前景。近

年來科學家研究了一種光照充電Li-O?電池（如圖所示）。光照時，光催化電極產生電子（院）和

空穴（『），驅動陰極反應（Li++[=Li）和陽極反應（Li2O2+2h+=2Li++O2）對電池進行充

電。下列敘述錯誤的是（)

光

催

金

化

屬

電

鋰