新能源考试题.docx

新能源试卷 一、填空1. 离子化合物的特点是位数配高和堆积致密。2. 决定离子晶体结构的因素就是正、负离子电荷多少，半径大小以及离子间的最密堆积原则。3. 氯化钠晶体是由钠离子和氯离子构成的面心立方格子相互渗入交错而组成的。4. 在氟化钙结构中，如果阳离子和阴离子互易其位，则形成一种反萤石结构。5. 在离子化合物中，如果取走一个Na+，晶格中多了一个e-，形成带电的空位 VNa 。M原子进入间隙位置表示为 Mi ，溶质Ca占据了Na的位置表示为 CaNa 。6. 杂质缺陷的种类分为 间隙杂质 和 置换杂质 。杂质缺陷的浓度与温度无关，只决定于 溶解度 。7. 自蔓延高温合成燃烧法中，燃烧以恒定的线速逐层蔓延，其速度取决于热的发生和耗散过程。8. 沉淀法中沉淀的生成要经历成核、生长两个阶段。9. 固体酸型质子导体结构中有序-无序性是决定其性质的一个主要特征。10.LSGM电解质最突出的优点是无电子电导。11. 许多层状无机硫族化合物可以同碱金属发生可逆反应，这样的化合物统称为嵌入化合物。12. 放电平台时间是指在电池满电情况下放电至某电压的放电时间。13. 微乳液是由两种互不相溶的液体在表面活性剂的作用下形成的液体分散体系。10. 共价键的特点为具有方向性和饱和性。11. CaF2晶体结构中钙离子占据面心立方格子各格点的位置，格子中有8个氟离子，每个氟离子被最邻近的4个钙离子以四面体方式配位着。被称为立方萤石结构。12. 金属晶体中的原子配置符合最密堆积的原理13. 原子的空间利用率常用原子堆积系数来衡量，它的表达式为:原子堆积系数 =单位晶胞内原子体积/单位晶胞体积。14. 范德华力由以下三种力组成：取向力、诱导力、色散力。15. 晶体中同时产生一对间隙原子和空位的缺陷，称之为Frankel（弗仑克尔）缺陷。16. Darken认为电负性差 满足D0 K时，一些自由电子被激发到导带的能级中，表现出价带产生空穴， 导带存在电没你18. 溶质原子在溶剂晶格中的位置划分两类： 间隙型固溶体、置换型固溶体。19. 用溶胶凝胶法制备的块体材料具有纯度高、材料成分易控制、成分多元化、均匀性好、材料形状多样化、且可在较低的温度下进性合成并致密化等优点。20. 如图所示的加料方法在共沉淀法中被称为顺加法。21. 22. 固体氧化物燃料电池(SOFC)属于第三代燃料电池，是一种在中高温度下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。23. 在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极负极正极的运动状态。人们把这种电化学储能体系形象地称为“摇椅式电池”。24. 离子键的特点是无饱和性、无定向性，离子化合物的特性是（配位数）高，堆积（致密）。25. 根据对理想晶体偏离的几何位置分为四类（空位）、（间隙原子）、（杂质原子）、（原子错位）。26. 溶胶-凝胶法的基本原理是将无机盐水解直接形成（溶胶），然后使溶质集合（胶化），制成薄膜，热处理除去（有机成分），最后得到纳米微粒。27. 自蔓延高温合成是利用化学反应（放出）大量的热使燃烧反应（自发）的进行下去，以获得具有指定（成分）和（结构）的产物。28. YSZ成本（低），稳定性（高），电导率（低）。29. SOFC阴极材料要求孔隙率（高），有适宜的（热膨胀）系数。30. 金刚石中C原子之间以 共价键 结合，C原子发生 sp3 杂化。31. 离子晶体是由正、负离子以离子键结合起来的，离子键的特点是 无饱和性 、无定向性 。32. 分子与分子之间存在着的一种弱力，称作 范德华力 ，它是由 色散力、诱导力、取向力三种力组成。33. 晶体缺陷与固体结构、组成、制备工艺 和材料的物理性质之间有着密不可分的关系。34. 晶体的物理缺陷是指应变、位错 、晶粒间界、孪晶面和 堆垛层 等。35. 固体中的缺陷按照产生的原因分为热缺陷、杂质缺陷 、电荷缺陷三类。36. 锂离子电池保持性能的最佳充电方式为 浅充浅放 。37. 自放电率 又称荷电保持能力，是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。38. 针对锂离子电池负极材料LiFePO4导电性差这个问题，可以采用包覆导电层、离子掺杂 、提高比表面积 等方法来改善。39. 无机固体材料合成与制备中，沉淀法的沉淀的生成要经历 成核 、生长 两个阶段。这两个阶段的相对速率决定了生成粒子的大小和形状。40. 包覆沉淀法 是一种组分为固相活性基体，分散到另一组分的溶液中，使另一组分沉淀到固相组分的表面形成核-壳复合结构，经处理得到目标产物。41. 在固体氧化物燃料电池的阳极一侧持续通入燃料气，在 阴极 一侧持续通入 氧气或空气 。42. 目前大量应用于SOFC的电解质是全稳定 ZrO2 陶瓷。在其中掺进某些二价或三价金属氧化物,目前常用YSZ是Y2O3稳定ZrO2二、选择1. 下列说法错误的是（A）a) 溶胶中，固相粒子按一定网架结构固定不能自由移动b) 单相共沉淀法的缺点是适用范围很窄，仅对有限的草酸盐沉淀使用 c) 导致水热反应加剧的主要原因是水的电离常数随水热反应温度的上升而增加d) 在检验乳液时，若想说明水是连续相，可以加入亚甲基蓝2. 关于固溶体的基本特征，下列选项错误的是（D）a) 溶质和溶剂原子占据一个共同的晶体点阵，点阵的类型和溶剂的点阵类型相同b) 有一定的成分范围 c）具有比较明显的金属性质 d）结合键主要是非金属键3. 下列晶体缺陷是化学缺陷的是（ AD ）A. 外来原子 B.应变 C.位错 D.空位4. Frankel缺陷特点有（ AD ）A. 空位和间隙成对产生 B.正离子空位和负离子空位成对出现 C.晶体体积增大 D.晶体密度不变5. 下列说法正确的是（AC）A. Cu基金属陶瓷阳极具有催化活性低、Cu只提供电子电导的缺点 B.A2BO4阴层状类钙钛矿阴极材料具有较差的热稳定性C实验中随着Sr掺杂量的增加，LSM的热膨胀系数会增大 D.金属合金连接体材料导电能力和抗硫化能力强6. 下列哪种合成方法很可能会导致产物中各元素的非化学计量性。（B）A. 固相合成法 B.共沉淀法 C.溶胶凝胶法 D.微波合成法7. 下列属于LiFePO4作为锂离子电池正极材料优点的是（A）。A. 结构稳定 B.耐过充 C. 扩散系数大 D.电子导电率低8. ZnS属于（B）,CsF属于（A）9. A.离子晶体 B.原子晶体 C.分子晶体 D.金属晶体10. 下列不属于分子晶体性质的是（D）A.低熔点 B.低硬度 C.低导电率 D.小的压缩率11. 下列无机材料制备方法中不属于液相法的是（A）A.SHS B.sol-gel法 C.溶剂蒸发法 D.微乳液法12. 下列凝胶的快速干燥法中。能得到气凝胶的是（A）A.SCF B.冷冻干燥 C.DCCA法 D.微波干燥13. 下列不属于SHS反应类型的是(B)A.s-s B.s-l C.s-g D.金属间化合物14. SOFC关键材料合成方法中不包括（D）A.sol-gel B.沉淀法 C.水热法 D.物理气相法15. 下列有关两种SOFC说法不正确的是（D）A. 氧离子导体电解质SOFC水在阳极侧产生B. 质子导体电解质SOFC水在阴极侧产生C. 氧离子导体SOFC燃料气具有多样性D. 质子导体SOFC燃料气具有多样性16. 下列是SOFC阳极阴极材料共有的性质是（C）A. 催化氧化还原反应，产生氧负离子B. 燃料气氧化提供电化学反应的场所C. 传递电子D. 提供氢气等燃料通道17. 目前针对LiFePO4材料导电性差采取的措施中不包括（A）A.改变制备条件 B.包覆导电层 C.离子掺杂 D.提高比表面积18. 下列不适合做锂离子电池隔膜材料的是（C）A.多孔聚合物薄膜 B.无纺布 C.Al2O3电解质隔膜 D.聚合物电解质MnO2的晶体结构属于下列哪种类型（B）A. 萤石结构 B.金红石结构 C.闪锌矿结构 D.纤锌矿结构1. 离子键的特点是（A）B. 无饱和性，无定向性C. 饱和性，定向性D. 无饱和性，定向性E. 饱和性，无定向性2. 下列属于Frankel（弗伦克尔）缺陷的特点的是（A）A. 晶体密度不变 B. 正离子空位和负离子空位成对产生 C.晶体体积增大C. 只产生空位或间隙3. 下列不属于利于固溶体形成的条件是（C）A. 结构类型相同B. 化学性质相似C. 体积相同D. 置换质点大小相近4. 胶凝的具体做法不包括（D）A. 改变温度B. 转换溶剂C. 加电解质D. 加入溶剂5. 自蔓延的主要特点不包括（A）A. 低温进行B. 反应快速C. 自发进行D. 温度梯度大6. 下列不属于管式SOFC的特点的是（B）A. 单电池采用串，并联方式组合在一起B. 电流通过电池的路径较长C. 电池组装相对简单D. 可在高温下进行工作7. 根据产生缺陷的原因可将缺陷分为三类，以下不属于的是（C）A. 热缺陷B. 杂质缺陷C. 点缺陷D. 电荷缺陷8. 下列说法不正确的是（D）A. 沉淀法包括直接，均相，共沉淀法B. 溶胶按分散液相不同可分为水溶胶和醇溶胶C. 离子化合物的特点是配位数高，堆积致密D. 金属键的特点是饱和性和方向性9. 下列关于符号Azb表述不正确的是（C）A. 是常用缺陷的表示方法B. 下标b表示缺陷位置C. 上标z表示有效电荷，其中“”表示有效负电荷D. 用主要符号A表明缺陷种类19. 石墨晶体内部存在的化学键有 （ BC ）A. 离子键 B. 共价键 C. 范德华键 D. 氢键21. 金属的密度一般较大是因为在金属中 （ C ）A. 有自由电子 B. 有离域键 C. 原子的最密堆积原则 D. 有金属键22. 杂质缺陷的种类有 ( A ) 间隙杂质 吸附杂质 置换杂质 整比缺陷A. B. C. D. 23. 固溶体按溶质原子在溶剂晶格中的位置划分为 、 两类。 ( AD )A. 间隙型固溶体 B. 连续型固溶体 C.有限型固溶体 D. 置换型固溶体25. 石墨作为锂离子电池的负极材料，主要缺点是 ( A )。A.容量较低 B. 插入锂体积变化大C. 大倍率充放电性能差 D. 易产生枝晶26. 锂离子电池的电压高达 （ D ）。A. 2.9V B. 3.5V C. 4.0V D. 3.6V27. 化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物（氧离子传导）作为电解质。其工作原理如右图所示：下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是 （ D ）A. 电极b为电池负极，电极反应式为O24e4O2B. 固体氧化物的作用是让电子在电池内通过C. 若H2作为燃料气，则接触面上发生的反应为H22OH4e2HH2OD若C2H4作为燃料气，则接触面上发生的反应为C2H46O212e2CO22H2O28. 有四种燃料电池，A.固体氧化物燃料电池，B.碱性氢氧化物燃料电池，C.质子交换膜燃料电池，D.熔融盐燃料电池，下面是工作原理示意图，其中阴极反应生成水的是 （ C ）三、判断1.离子晶体在低温下不导电，不传热，但它的熔体却可以产生离子导电。（）2. Ba1.0Sr1.0FeO4+的容差因子t=0.8782，由此可判断出该层状类钙钛矿结构是不稳定的。（）3.使用不同种类的射线辐射同一种晶体，产生的F心颜色可能会不同。（）4.形成连续固溶体，两个组分应具有相同的晶体结构或化学式类似。（）5.浓度越大、温度越高、放置时间越长都能促进凝胶的形成。(，温度越低才对)6.凝胶的陈化目的是提高固相网络骨架的强度。（）7.YSZ具有成本低、高稳定性、高电导率、化学惰性等优点。（，低电导率）8在质子导体中，BaZrO3质子导体的电导率较高，而BaCeO3的电导率较低。（，正好相反）9.锂二次电池具有循环寿命高、安全性差的特点。（，循环寿命低）10.一般环境温度越高，充电效率和放电效率均高。（，充电效率低）1. 离子晶体在低温下不导电,也不传热。 ()2. 只有在形成分子的过程中才会发生原子轨道的杂化,孤立原子不发生杂化。 ()3. 缺陷按照组成的化学计量比,可分为整比缺陷和非整比缺陷,但无论那种都可改变晶体的组成。 () (整比缺陷是指单质或整比化合物的缺陷,并不会改变晶体的组成)4. 置换型固溶体由溶剂原子代替一部分溶质原子而占据着溶质晶格（）(溶质原子代替溶剂原子)5. 共沉淀法是指利用某一化学反应使溶液中的构晶粒子由溶液中缓慢释放出来,缓慢均匀的发生沉淀反应析出沉淀。 ()(均相沉淀法)6. 高温高压下水的蒸汽压会变高,离子积变高,密度变低,粘度变低。 ()7. SOFC中,为了更好的传导离子和电子,电解质的结构必须是疏松多孔的。 ()(为防止短路,必须是致密的)8. 氧离子导体电解质SOFC水在阳极侧生成,而质子导体电解质SOFC在阴极侧生成。 ()9.手机用的锂离子电池存在记忆效应，所以要等它完全放完电后在充电，且要充电完全。（）10. 充电效率是指电池在充电过程中所消耗的电能与转化成电池储存的化学能的量度,与时间无关。 ()1.离子晶体在低温下不导电，不传热，但它的熔体却可以产生离子导电 （YES）2.价键理论中，假如原子A和原子B各有一个未成对的电子， 则可相互配对构成共价键 （NO）3.对于实际晶体，只有部分天然的晶体是理想晶体，人工合成的都不是理想晶体 （NO）4.位错属于化学缺陷 （NO）5. 固相法包括高温固相合成法，自蔓延高温合成法，机械合金化技术 （YES）6.凝胶是具有固体特征的胶体体系 （）7.SOFC要求电解质有高的离子电导率和电子电导率 （）8.LSGM电解质的优点之一是低的电子电导率 （错，无电子电导率）9. 氧离子导体电解质SOFC水在阴极侧生成；质子导体电解质SOFC水在阳极侧生成。（错，反过来）10. 固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种在高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置 （错，中高温）1. 分子间氢键的形成会使物质的熔点和沸点降低，而分子内氢键的形成则使物质的熔点和沸点升高。（）解：分子间氢键使物质熔沸点升高，分子内氢键使物质熔沸点降低。2. NaCl是由钠离子和氯离子构成的体心立方格子相互渗入交错而形成的，每个离子周围均有八个最邻近的异性离子。（）解：NaCl是面心立方格子，每个离子周围有六个最近邻异性离子。3. 杂质缺陷的浓度不仅与温度有关，也与溶解度有关。（）解：与温度无关4. 固溶体按照各组元原子分布的规律性分无序固溶体和有序固溶体。（）5. 锂离子电池的过充承受能力很强。（） 解：非常弱6. 一般情况下，电池的放电倍率越高，放电效率越低；温度越高，放电效率越高。（）7. 直接沉淀反应具有非平衡特点，得到的纳米粒子粒径分布宽，容易团聚，粒子的分散性也较差。（）8. 溶胶（Sol）是具有固体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在1100nm之间。（）解：溶胶（Sol）是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在1100nm之间。9. 热处理过程是溶胶凝胶中最耗时的工序。（）解：干燥过程是溶胶凝胶中最耗时的工序！电极材料本身首先是一种催化剂。对SOFC阳极材料，要求电子电导高，在还原气氛中稳定并保持良好透气性。SOFC阴极材料在高温氧气氛环境工作，起传递电子和扩散氧作用，应是多孔洞的电子导电性薄膜。（ ）四、简答1.简述原子堆积系数的定义，并且求出六方密堆的堆积系数。答：原子堆积系数=单位晶胞内原子体积/单位晶胞体积2.简述分子轨道理论的要点。（至少四条）原子形成分子后，电子属于整个分子，分子轨道由原子轨道组合而成；.全部电子都要在分子轨道上进行分布；.电子的分布遵守三原则；.如果电子排布的结果，使系统的能量降低，便可成键，有稳定的分子；否则，不能成键。3.写出下列缺陷或缺陷反应式。 Ca2+取代Na+ Ca.Na Ca2+取代Zr4+ CaZr MgCl2固溶在LiCl晶体中（产生正离子空位，生成置换型SS） CaO固溶在ZrO2晶体中（产生负离子空位，生成置换型SS） 4.溶剂蒸发法的优点粒子内各成分比例与原溶液相同，且可形成多组分氧化物粉末；氧化物粒子一般为球形，流动性好；易于连续运转，生产能力较大。5.钙钛矿氧化物型质子导体中质子是如何传递的？答：ABO3 钙钛矿氧化物母体并不能释放出质子，而是由于在对母体进行掺杂时会产生氧空位，这时氧化物周围的水蒸汽或氢气会和氧空 位及电子空穴发生缺陷反应，从而产生质子，并带动质子的传递。6.简述理想的锂离子电池负极材料应满足的特点。大量Li+能够快速、可逆的嵌入和脱出，以便得到高的容量密度。Li+嵌入、脱出的可逆性好，主体结构没有或者变化很小。Li+嵌入、脱出过程中，电极电位变化尽量小，保持电池电压的平稳。 电极材料具有良好的表面结构，固体电解质中间相稳定、致密。Li+在电极材料中具有较大扩散系数，变化小，便于快速充放电。1. 请写出原子堆积系数的定义公式并将下表补充完整。 原子堆积系数=单位晶胞内原子体积/单位晶胞体积 StructureCNnbcc820.68fcc1240.74hcp1260.742. 请分别简述Frankel缺陷和Schttky缺陷的特点。 Frankel：空位和间隙成对产生；晶体密度不变。 Schttky：对于离子晶体，为保持电中性，正离子空位和负离子空位成对产生，晶体体积增大。3.请简述什么是沉淀法并列举它的分类。沉淀法是指包含一种或多种离子的可溶性盐溶液，当加入沉淀剂后，或在一定温度下使溶液发生水解，得到沉淀微粉或前驱物沉淀物，经热分解或脱水即得到所需产品。沉淀法分为直接沉淀法、均相沉淀法、共沉淀法、包覆沉淀法。4.请简述SOFC对阴极材料的要求。具有良好的化学稳定性和热稳定性空隙率高，具有多孔性电导率大于100S/cm化学相容性好，烧结过程中与电解质材料无化学反应热匹配性好，具有合适的热膨胀系数5.请简述S0FC的发展方向。工作温度低温化燃料气实现多样化电和化学品共生电堆集成与优化高温发电和电解一体化5. 请简述锂离子电池过度充放电的后果。过度放电导致负极碳片层结构出现塌陷，而塌陷会造成充电过程中锂离子无法插入过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构，而造成其中部分锂离子再也无法释放出来。1.关于锂离子电池(5分)。(1)请写出至少三种常用的正极材料(3分)磷酸铁锂/LiFePO4，锰酸锂/LiMn2O4/LiMnO2，钴酸锂/LiCoO2，镍酸锂/LiNiO2，镍钴锰三元材料/LiNiCoMnO2(2)请问过度充放电对锂电池性能的影响(2分)锂离子电池过度充放电会对正负极造成永久性损坏。过度放电导致负极碳片层结构出现塌陷，而塌陷会造成充电过程中锂离子无法插入；过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构，而造成其中部分锂离子再也无法释放出来。2.液相法制备纳米微粒都有哪些优点，请写出五点(5分)。设备简单原料容易获得产物纯度高产物均匀性好化学组成可以准确控制3.关于自蔓延高温合成(5分)。(1)请写出其英文简称及其概念(3分)SHS, 利用化学反应放出的大量热量使燃烧反应自发的进行下去，以获得具有指定成分和结构的燃烧产物。(2) 请写出自蔓延高温合成法的两种模式(2分) 燃烧模式，热爆模式。4.用固体中的能带理论来说明半导体导电的机理(5分)。 半导体的禁带宽度较窄（Eg2eV）。光照或在外电场的作用下，价带上的电子很容易跃迁至导带使价带产生少数空穴，导带有了少数电子，二者均未充满电子，故能导电。5.热缺陷是离子晶体的主要缺陷。请叙述热缺陷的分类，并简述各个缺陷的特点(5分)。热缺陷分为Frankel(弗伦克尔)缺陷和Schttky（肖特基）缺陷两种。(2分)Frankel缺陷特点：空位和间隙成对产生；晶体密度不变。Schttky缺陷特点：正离子空位和负离子空位成对产生；晶体体积增大。(3分)6.固体氧化物燃料电池(SOFC)因能量转化效率较高而备受关注。请列举出SOFC的发展方向(5分)。工作温度低温化燃料气实现多样化电和化学品共生电堆集成与优化高温发电和电解一体化1. 石墨是由碳元素组成，它有着良好的导电性,试从其结构中加以分析石墨有良好导电性的原因。答：石墨中C元素发生sp2杂化，第四个没有杂化的pz轨道垂直于3个sp2杂化轨道。相互靠近的碳原子中没有杂化的pz轨道相互重叠形成键，这种键相互连接在一层碳原子的上下形成大键。由于电子在这种大键中是不定域的，故石墨有较好的导电性。2. 请简述什么是热缺陷，它有哪几种分类？答：热缺陷是指当晶体的温度高于绝对0K时，由于晶格内原子热运动，使一部分能量较大的原子离开平衡位置造成的缺陷。它分为Frankel（弗伦克尔）缺陷和Schttky（肖特基）缺陷两种。3. 简述锂离子电池的优点。（列举最少五条）答： 输出电压高；能量密度高；自放电率小；快速充放电；充电效率高；安全，循环性好。4. 简述溶胶凝胶法形成凝胶的条件。答：形成凝胶的条件：首先决定于高分子或胶粒的构形，其次与浓度、温度、时间等有关。 浓度越大，温度越低，放置时间的延长等都能促进凝胶的形成。5. 如何鉴别是否为水包油乳状液？答：加入水溶性染料如亚甲基蓝，说明水是连续相。加入油溶性的染料红色苏丹，说明油是不连续相。五、综述1.金刚石和石墨都是由碳元素组成，这两种物质在性质上却有显著的差别，试说明它们的差别并加以论述。答：金刚石是无色、透明、具有金属光泽和高折射率的绝缘体，是最硬的一种物质；而石墨是黑色不透明的导体，是最软的物质之一。 两者都是由碳组成，这两种物质性质上的显著差别来源于其结构上化学键的差别。在金刚石结构中，起作用的是sp3成键轨道，所以4个价电子均被杂化。而石墨中的杂化轨道是sp2杂化轨道，碳原子4个价电子只有3个被杂化，尚有一个pz轨道上的价电子未被杂化。石墨中的碳原子上，第四个没有杂化的pz轨道垂直于3个sp2杂化轨道。相互靠近的碳原子中没有杂化的pz轨道相互重叠形成键，这种键相互连接在一层碳原子的上下形成大键。由于电子在这种大键中是不定域的，故石墨有较好的导电性。在石墨中除了键和键之外，还存在第三种类型的化学键，即范德华键。一层层的石墨靠范德华键维系在一起。范德华键是一种比较弱的键。因此，当石墨与纸张等物体摩擦时，可以一层层脱落，而在纸上留下痕迹。2. LiFePO4材料的缺点是什么，针对其中一条缺点，目前研究者们主要从哪几个方面的措施来改善。答：LiFePO4材料存在着锂离子的扩散系数小，电子导电率低等缺点，导致其室温下的循环性能以及高倍充放电性能不是很好。针对LiFePO4材料导电性差的特点，目前研究者们主要从包覆导电层、离子掺杂、提高比表面积三个方面来改善。包覆导电层，利用碳包覆，碳的加入除了能够增强电极材料的导电性能外，在产物结晶过程中还充当了成核剂，减小了产物的粒径。此外还有聚合物包覆，RuO2包覆等离子掺杂，用高价态的金属阳离子如Mg2+、Al3+、Ti4+等进行掺杂，掺杂后产生的空穴表现比电子好得多的可移动性，材料导电性得到明显提高。提高材料的比表面积，可以增大扩散界面散界面面积，同时缩短Li+在颗粒内部的扩散路径，从而提高活性材料的利用率，通常将材料做成纳米尺寸颗粒或高比表面积的多孔材料来实现。3.简述以质子导体和氧离子导体为电解质的SOFC的工作原理；比较两类电解质的SOFC的不同点并举出这两种类型的电解质材料。（1）工作原理：质子导体：先在阳极发生氧化反应H22H+2e-，H+穿过电解质向阴极移动，在阴极参与还原反应2H+1/2O2+2e-H2O。氧离子导体：先在阴极发生还原反应O2+4 e-2O2-，生成的O2-穿过电解质向阳极移动，在阳极参与氧化反应H2(g)+ O2-H2O(g)+2 e-。（2）生成水的位置不同氧离子导体电解质SOFC水在阳极侧生成；质子导体电解质SOFC水在阴极侧生成。 燃料不同 氧离子导体SOFC燃料气具有多样性；质子导体SOFC只能用氢气作为燃料。（3）质子导体：固态酸型、钙钛矿氧化物型（BaZrO3、BaCeO3） 氧离子导体：YSZ、ScSZ、GDC、SDC、LSGM、氧化铈基电解质1. 固体氧化物燃料电池中氧离子导体的电解质有哪些？（4分）请简述一种材料至少三种制备方法（3分）并具体介绍一种制备方法（3分）（1）YSZ,GDC,SDC,LAGM（2) GDC材料，可以用水热法，固相合成法，柠檬酸硝酸盐法制备。（3）柠檬酸硝酸盐法：将两种硝酸盐溶解混合得到硝酸盐溶液，加入柠檬酸搅拌得到透明溶液，继续加热直至燃烧可得淡黄白色粉末，最终制得GDC粉末。2. 固体中的化学键主要有哪些？(2分)简述各种化学键的特点。（8分）（1）离子键，共价键，范德华力和氢键 ，金属键（2）离子键特点：无饱和性，无定向性 共价键：方向性和饱和性 范德华力没有方向性和饱和性，永远存在于分子和原子间，是一种吸引力，作用范围低，最主要的是色散力作用 氢键：是一种弱作用力，有方向性和饱和性 金属键：没有饱和性和方向性，有电子的离域，有键的球对称性。3. 请用简要概述锂离子电池的结构及优点和典型的材料（正，负极）及选取其中一种材料在发展中面临的问题及改进。（10分）（1）锂离子电池是在锂电池的基础上发展而来的，其主要的组成部分为，正极，负极，隔膜，电解液，外壳。锂离子电池优点：输出电压高，能量密度高，自放电率小，可较快的充放电，充电效率高。安全性及循环性能较好。（2）正极为嵌锂过渡金属氧化物，典型材料为钴酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂及一些三元复合材料等。（3）磷酸铁锂，相对钴酸锂具有更强的价格优势，具有优秀的热稳定性和安全性。但是也存在着锂离子的扩散系数小，电子导电率低等缺点，导致其室温下的循环性能以及高倍充放电性能不是很好。可采取碳包覆导电层进行离子掺杂提高材料的比表面积等进行改善。负极为嵌锂化合物，典型材料为碳（石墨）负极，金属氧化物，钛酸锂等。碳负极可能在碳电极表面析出金属锂，与电解液反应产生可燃气体混合物，存在安全隐患。采取的改进措施为寻找新型的负极材料，如容量高，充放电体积变化小，高的循环性能和使用寿命，可以快速、多循环充放电的钛酸锂。1、 固体氧化物燃料电池是由美国西屋（Westinghouse）公司研制开发的它以固体氧化锆-氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2-）在其间通过该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应请问：（1）该电池是何种导体为电解质的SOFC？是酸性还是碱性的氢氧燃料电池？答：是氧离子导体为电解质的SOFC，且是酸性的氢氧燃料电池(2) 请写出该电池的正极负极反应式与总反应式答：电池工作时的正负极反应式分别为：正极：O2+4e-=