锂电池总结

本文由ｌｉｕｋｕｉ４２９贡献 ｄｏｃ文档可能在ＷＡＰ端浏览体验不佳。建议您优先选择ＴＸＴ，或下载源文件到本机查看。 随着时代的发展，科学家一直在探索新的高比能量、循环寿命长的二次电池。１９９０　年日本　Ｓｏｎｙ　公司率先研制成功锂离子电池并实现其商品化。锂离子电池以其比能量高，电池电压高，　工作温度范围宽，储存寿命长等优点，广泛应用宇军事和民用小型电器中，如移动电话，便携　式计算机，摄像机，照相机等。　我们先简单介绍一下锂电池：锂电池是一类以金属锂或含锂物质作负极的化学电源的总称。　已实用化的锂电池有　Ｌｉ－ＭｎＯ２　，Ｌｉ—Ｉ２，Ｌｉ－ＣｕＯ，Ｌｉ－ＳＯＣｌ２，Ｌｉ－（ＣＦｘ）ｎ，Ｌｉ－ＳＯ２，Ｌｉ　－Ａｇ２ＣｒＯ４　等。而当这里的锂电极用碳代替时，便成了最新式的锂离子蓄电池。　锂离子电池是指使用能吸入或解吸锂离子的碳素材料作为负极活性物质；使用能吸入或解吸　锂离子并含有锂离子的金属氧化物作为正极活性物质，基于以上进行化学反应的原理而制成的　使用有机溶液作为电解液的可充电电池。电池充放电时，在正、负极反复吸入或解吸的是锂离子　（Ｌｉ＋），故而称之为锂离子电池　。它主要由正极、负极、隔膜、电解液等组成。　下面我们具体了解一下锂离子电池的工作原理：　锂离子电池目前有液态锂离子电池（ＬＩＢ）和聚合物锂离子电池（ＰＬＩＢ）两类。其中，液态　锂离子电池是指以　Ｌｉ　嵌入化合物为正负极的二次电池。正极采用锂离子化合物　ＬｉＣｏＯ２，　ＬｉＮｉＯ２　或　ＬｉＭｎ２Ｏ４　，　负极采用锂－碳层间化合物　ＬｉｘＣ６　电解质为溶解有锂盐的　ＬｉＰＦ６，ＬｉＡｓＦ６　等有机溶剂。　聚合物锂电池的正极和负极与液态锂离子电池相同。　只是原来得液态电解质改为含有锂盐的　凝胶聚合物电解质。而目前主要开发的就是这种。　当锂离子电池工作时，它的电化学表达式为　（－）Ｃｎ｜ＬｉＣｌＯ４－ＥＣ＋ＤＥＣ｜ＬｉＭＯ２　（＋）　正极反应：ＬｉＭＯ２　＝＝＝Ｌｉ１－ｘＭＯ２＋ｘＬｉ＋＋ｘｅ　或　Ｌｉ１＋ｙＭｎ２Ｏ４　＝＝＝Ｌｉ１＋ｙ－ｘＭｎ２Ｏ４＋ＬｉｘＣｎ　负极反应：ｎＣ＋ｘＬｉ＋ｘｅ　＝＝＝ＬｉｘＣｎ　（式中　Ｍ　为　Ｃｏ，　Ｎｉ，　Ｆｅ，　等；　Ｗ　正极化合物有：　ＬｉＣｏＯ２，　ＬｉＮｉＯ２，　ＬｉＭｎ２Ｏ４。　ＬｉＦｅＯ２，　ＬｉＷＯ２　等，负极化合物有　ＬｉｘＣ６，ＴｉＳ２，ＷＯ３，ＮｂＳ２，Ｖ２Ｏ５　等）　锂离子电池实际上是一种锂离子浓差电池，　正负两极由两种锂离子嵌入化合物组成。　充电时，　Ｌｉ　从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，负极处于富锂态，正极处于贫锂态，同时电子的补偿电荷　从外电路供给到碳负极，保证负极的电荷平衡，放电时则相反，Ｌｉ　从负极脱嵌，经电解质嵌入　正极（这种循环被形象的称为摇椅式机制）。在正常的充放电情况下，锂离子在层状结构的碳　材料和层状结构氧化物层间嵌入嵌出，因为过渡金属氧化物　ＬｉＣｏＯ２　，ＬｉＮｉＯ２　中低自旋配合物　多，晶格体积小，在锂离子嵌入脱嵌时，晶格膨胀收缩性小，结晶结构稳定，因此循环性能好， １ ＋　＋　＋ 而且充放电过程中，负极材料化学结构基本不变，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过程。　当前全国上下正在推行新课改，新课改思想主要是培养学生创新精神和实践能力，注重学　生的身心的和谐发展，突出基础性、时代性、科学性。这就要求学生学习化学的同时，更要关　注社会，生产，生活实际，能结合所学化学知识来分析问题，解决问题。今年江苏、广东两省　的化学单科高考试题中就不约而同地涉及到了锂离子电池知识，体现了化学与社会、生产、生　活的关系，具有新课改的思想。　１．（２００６　年江苏高考）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复合材料）　正极反应：Ｌｉ１－ｘＭＯ２＋ｘＬｉ＋＋ｘ　ｅ　＝＝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－ｘＭＯ２＝＝ＬｉＭＯ２＋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＋＋ｘ　ｅ　＝＝Ｃ６Ｌｉ　２．（２００６　年广东高考）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　Ｄ．充电时，阳极反应为：Ｌｉ＋＋ｅ－＝＝Ｌｉ　解析：１．通过合并电池的正负

ｐａｇｅ　１极反应，可判断　Ａ　选项中的反应为电池放电时的反应式，Ａ　不　正确；Ｂ　正确；Ｃ　项中，电池放电时，负极产生　Ｌｉ＋，正极消耗　Ｌｉ＋，Ｌｉ＋应移向正极，Ｃ　错；Ｄ　正确。答案：ＢＤ　２．放电时，Ｍｎ　元素的化合价是降低，ＬｉＭｎ２Ｏ４　是发生还原反应，Ａ　错；Ｂ　正确；充电时，应　当是　Ｌｉ２Ｍｎ２Ｏ４　既发生氧化反应，又发生还原反应，Ｃ　错；充电时，Ｌｉ＋＋ｅ－＝＝Ｌｉ　反应为阴极的反　应，Ｄ　错。答案：Ｂ －　－　－ ２ ９．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： 放电 ＦｅＰＯ４＋Ｌｉ　充 ＬｉＦｅＰＯ４，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　答案：ＣＤ　答案　１２．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钴　（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　ＬｉＣｏＯ２＋Ｃ６　Ａ．充电时，电池的负极反应为　ＬｉＣ６－ｅ 充电　放电 －　＋　＋　＋ ＣｏＯ２＋ＬｉＣ６，下列说法正确的是 ＋ ＝　Ｌｉ　＋Ｃ６ － Ｂ．放电时，电池的正极反应为　ＣｏＯ２＋Ｌｉ　＋ｅ ＋ ＝　ＬｉＣｏＯ２ Ｃ．羧酸、醇等含活泼氢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　答案：Ｂ　答案　１５．有一种锂电池，用金属锂和石墨作电极材料，电解质溶液是由四氯铝锂溶解在亚硫酰氯　（ＳＯＣｌ２　）中形成，电池总反应方程式为：８Ｌｉ＋３ＳＯＣｌ２＝６ＬｉＣｌ＋Ｌｉ２ＳＯ３＋２Ｓ，已知亚硫酰氯和　ＡｌＣｌ３・６Ｈ２Ｏ　混合共热蒸干，可制得无水　ＡｌＣｌ３，则下列叙述正确的是　Ａ．电解质溶液中混入水，对电池反应无影响　Ｂ．金属锂作电池的负极，石墨作电池的正极　Ｃ．电池工作过程中，ＳＯＣｌ２　被还原为　Ｌｉ２ＳＯ３　Ｄ．电池工作过程中，负极消耗锂与正极区析出的　Ｓ　的质量之比为　７：８　答案：ＢＤ　答案　（０９　年浙江理综・１２）市场上经常见到的标记为　Ｌｉ－ｉｏｎ　的电池称为“锂离子电池”。它的负　极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导　Ｌｉ　的高分子　材料。这种锂离子电池的电池反应式为：Ｌｉ＋２Ｌｉ０．３５ＮｉＯ２　的是 ３ ＋ （ ） 放电　充电 ２Ｌｉ０．８５ＮｉＯ２。下列说法不正确　．．． Ａ．放电时，负极的电极反应式：Ｌｉ－ｅ － Ｌｉ ＋ Ｂ．充电时，Ｌｉ０．８５ＮｉＯ２　既发生氧化反应又发生还原反应　Ｃ．该电池不能用水溶液作为电解质　Ｄ．放电过程中　Ｌｉ　向负极移动　（０９　海南卷　１５）　分）　Ｌｉ－ＳＯＣｌ２　电池

ｐａｇｅ　２可用于心脏起搏器。　（９　该电池的电极材料分别为锂和碳，　电解液是　ＬｉＡｌＣｌ４—ＳＯＣｌ２。电池的总反应可表示为：４Ｌｉ＋２ＳＯＣｌ２　＝　４ＬｉＣｌ　＋Ｓ　＋ＳＯ２　２１　世纪教育　网　请回答下列问题：　（１）电池的负极材料为　（２）电池正极发生的电极反应为　，发生的电极反应为　；　； ＋ （３）ＳＯＣｌ２　易挥发，实验室中常用　ＮａＯＨ　溶液吸收　ＳＯＣｌ２，有　Ｎａ２ＳＯ３　和　ＮａＣｌ　生成。　如果把　少量水滴到　ＳＯＣｌ２　中，实验现象是　，反应的化学方程式为　。　； （４）组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 ４ １本文由ｌｉｕｋｕｉ４２９贡献 ｄｏｃ文档可能在ＷＡＰ端浏览体验不佳。建议您优先选择ＴＸＴ，或下载源文件到本机查看。 随着时代的发展，科学家一直在探索新的高比能量、循环寿命长的二次电池。１９９０　年日本　Ｓｏｎｙ　公司率先研制成功锂离子电池并实现其商品化。锂离子电池以其比能量高，电池电压高，　工作温度范围宽，储存寿命长等优点，广泛应用宇军事和民用小型电器中，如移动电话，便携　式计算机，摄像机，照相机等。　我们先简单介绍一下锂电池：锂电池是一类以金属锂或含锂物质作负极的化学电源的总称。　已实用化的锂电池有　Ｌｉ－ＭｎＯ２　，Ｌｉ—Ｉ２，Ｌｉ－ＣｕＯ，Ｌｉ－ＳＯＣｌ２，Ｌｉ－（ＣＦｘ）ｎ，Ｌｉ－ＳＯ２，Ｌｉ　－Ａｇ２ＣｒＯ４　等。而当这里的锂电极用碳代替时，便成了最新式的锂离子蓄电池。　锂离子电池是指使用能吸入或解吸锂离子的碳素材料作为负极活性物质；使用能吸入或解吸　锂离子并含有锂离子的金属氧化物作为正极活性物质，基于以上进行化学反应的原理而制成的　使用有机溶液作为电解液的可充电电池。电池充放电时，在正、负极反复吸入或解吸的是锂离子　（Ｌｉ＋），故而称之为锂离子电池　。它主要由正极、负极、隔膜、电解液等组成。　下面我们具体了解一下锂离子电池的工作原理：　锂离子电池目前有液态锂离子电池（ＬＩＢ）和聚合物锂离子电池（ＰＬＩＢ）两类。其中，液态　锂离子电池是指以　Ｌｉ　嵌入化合物为正负极的二次电池。正极采用锂离子化合物　ＬｉＣｏＯ２，　ＬｉＮｉＯ２　或　ＬｉＭｎ２Ｏ４　，　负极采用锂－碳层间化合物　ＬｉｘＣ６　电解质为溶解有锂盐的　ＬｉＰＦ６，ＬｉＡｓＦ６　等有机溶剂。　聚合物锂电池的正极和负极与液态锂离子电池相同。　只是原来得液态电解质改为含有锂盐的　凝胶聚合物电解质。而目前主要开发的就是这种。　当锂离子电池工作时，它的电化学表达式为　（－）Ｃｎ｜ＬｉＣｌＯ４－ＥＣ＋ＤＥＣ｜ＬｉＭＯ２　（＋）　正极反应：ＬｉＭＯ２　＝＝＝Ｌｉ１－ｘＭＯ２＋ｘＬｉ＋＋ｘｅ　或　Ｌｉ１＋ｙＭｎ２Ｏ４　＝＝＝Ｌｉ１＋ｙ－ｘＭｎ２Ｏ４＋ＬｉｘＣｎ　负极反应：ｎＣ＋ｘＬｉ＋ｘｅ　＝＝＝ＬｉｘＣｎ　（式中　Ｍ　为　Ｃｏ，　Ｎｉ，　Ｆｅ，　等；　Ｗ　正极化合物有：　ＬｉＣｏＯ２，　ＬｉＮｉＯ２，　ＬｉＭｎ２Ｏ４。　ＬｉＦｅＯ２，　ＬｉＷＯ２　等，负极化合物有　ＬｉｘＣ６，ＴｉＳ２，ＷＯ３，ＮｂＳ２，Ｖ２Ｏ５　等）　锂离子电池实际上是一种锂离子浓差电池，　正负两极由两种锂离子嵌入化合物组成。　充电时，　Ｌｉ　从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，负极处于富锂态，正极处于贫锂态，同时电子的补偿电荷　从外电路供给到碳负极，保证负极的电荷平衡，放电时则相反，Ｌｉ　从负极脱嵌，经电解质嵌入　正极（这种循环被形象的称为摇椅式机制）。在正常的充放电情况下，锂离子在层状结构的碳　材料和层状结构氧化物层间嵌入嵌出，因为过渡金属氧化物　ＬｉＣｏＯ２　，ＬｉＮｉＯ２　中低自旋配合物　多，晶格体积小，在锂离子嵌入脱嵌时，晶格膨胀收缩性小，结晶结构稳定，因此循环性能好， １ ＋　＋　＋ 而且充放电过程中，负极材料化学结构基本不变，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过程。　当前全国上下正在推行新课改，新课改思想主要是培养学生创新精神和实践能力，注重学　生的身心的和谐发展，突出基础性、时代性、科学性。这就要求学生学习化学的同时，更要关　注社会，生产，生活实际，能结合所学化学知识来分析问题，解决问题。今年江苏、广东两省　的化学单科高考试题中就不约而同地涉及到了锂离子电池知识，体现了化学与社会、生产、生　活的关系，具有新课改的思想。　１．（２００６　年江苏高考）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复合材料）