锂离子电池习题汇总

高考必考题锂离子电池习题汇总材料:锂离子电池实际上是一个锂离子浓差二次电池（充电电池），正负电极由两种不一样锂离子嵌入化合物组成。它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态,正极处于贫锂态；放电时则相反,Li+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于富锂态在充放电过程中，负极材料化学结构基本不变。所以，从充放电反应可逆性看，锂离子电池反应是一个理想可逆反应。现在，用作锂离子电池正极材料是过渡金属和锰离子嵌入化合物，负极材料是锂离子嵌入碳化合物，惯用碳材料有石油焦和石墨等。国内外已商品化锂电池正极是LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O2，负极是层状石墨锂离子电池：锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池，而真正锂电池因为危险性大，极少应用于日常电子产品1、某可充电锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时电池反应为：Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。以下说法正确是（）A．放电时，LiMn2O4发生氧化反应B．放电时，正极反应为：Li++LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4C．充电时，LiMn2O4发生氧化反应D．充电时，阳极反应为：Li++e-=Li2、（天津6）已知：锂离子电池总反应为：LixC+Li(1-x)CoO2=C+LiCoO2锂硫电池总反应为：2Li+S=Li2S关于上述两种电池说法正确是()A．锂离子电池放电时，Li+向负极迁移B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应

C．理论上两种电池比能量相同D．右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电3、天津是我国研发和生产锂离子电池主要基地。锂离子电池正极材料是含锂二氧化钻（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，以下说法正确是（）A．充电时，电池负极反应为LiC6-e-Li+C6B．放电时，电池正极反应为CoO2+Li++e-LiCoO2C．羧酸、醇等含活泼氢气有机物可用作锂离子电池电解质D．锂离子电池比能量（单位质量释放能量）低4、（双选）锂离子电池已经成为新一代实用化蓄电池，该电池具备能量密度大、电压高特征。锂离子电池放电时电极反应式为

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++xe-==LiMO2(LiMO2表示含锂过渡金属氧化物)

以下关于说法正确是（）A．锂离子电池充电时电池反应为C6Li+Li1-x==MO2LiMO2+C6Li1-xB．电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1mol电子，金属锂所消耗质量最小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++xe-=C6Li5、某种聚合物锂离子电池放电时反应为Lil－xCoO2+LixC6=6C+LiCoO2，其电池如图所表示。以下说法不正确是（）A．放电时，LixC6发生氧化反应B．充电时，Li＋经过阳离子交换膜从左向右移动C．充电时，将电池负极与外接电源负极相连D．放电时，电池正极反应为Lil－xCoO2+xLi＋+xe－=LiCoO26、锂离子电池因其工作电压高（3.6V）、无污染等优点倍受市场青睐。最常见一个锂离子电池工作原理是：C6＋LiCoO2Li1—xCoO2+LixC6以下关于这种锂离子电池说法错误是A．电池内部运载电荷是Li+B．负极材料是填充了金属锂石墨（LixC6）C．锂离子电池电解质溶液是Li+盐水溶液D．放电时正极反应为Li1—xCoO2+xLi++xe—=LiCoO27、（全国新课标2）3月我国科学家报道了如图所表示水溶液锂离子电池体系。以下叙述错误是（）A．a为电池正极B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLiC．放电时，a极锂化合价发生改变D．放电时，溶液中Li+从b向a迁移8、（双选）LiFePO4电池具备稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4＋LiLiFePO4，电池正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li+导电固体为电解质。以下关于LiFePO4电池说法正确是（）A．可加入硫酸以提升电解质导电性B．放电时电池内部Li+向负极移动

C．充电过程中，电池正极材料质量降低D．放电时电池正极反应为：FePO4＋Li+＋e-==LiFePO49、Li-Al/FeS电池是一个正在开发车载电池，该电池中正极电极反应式为：2Li++FeS+2e-═Li2S+Fe关于该电池以下叙述中正确是（）A．该电池电池反应式为：2Li+FeS═Li2S+FeB．Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li化合价为+1价C．负极电极反应式为：Al-3e-═Al3+D．Li-Al/FeS电池是一个一次性电池10、研究人员研制出一个锂水电池，可作为鱼雷和潜艇贮备电源．该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电．关于该电池以下说法不正确是（）A．水既是氧化剂又是溶剂B．放电时正极上有氢气生成C．放电时OH-向正极移动D．总反应为：2Li+2H2O=2LiOH+H2↑11、新型锂离子电池在新能源开发中占有主要地位。可用作节能环境保护电动汽车动力电池。磷酸亚铁锂（LiFePO4）是新型锂离子电池首选电极材料，它制备方法以下：方法一：将碳酸锂、乙酸亚铁［(CH3-COO)2Fe］、磷酸二氢铵按一定百分比混合、充分研磨后，在800℃左右、惰性气体气氛中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂，同时生成乙酸及其它产物均以气体逸出。

方法二：将一定浓度磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀。沉淀经过滤、洗涤、干燥，在800℃左右、惰性气体气氛中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。在锂离子电池中，需要一个有机聚合物作为正负极之间锂离子移动介质，该有机聚合物单体之一（用M表示）结构简式以下：请回答以下问题

（1）上述两种方法制备磷酸亚铁锂过程都必须在惰性气体气氛中进行。其原因是__________________________________________________________（2）在方法一所发生反应中，除生成磷酸亚铁锂、乙酸外，还有_______、_______、______（填化学式）生成（3）在方法二中，阳极生成磷酸亚铁锂电极反应式为____________________（4）写出M与足量氧化钠溶液反应化学方程式：_____________________（5）已知该锂离子电池在充电过程中，阳极磷酸亚铁锂生成磷酸铁，则该电池放电时正极电极反应式为______________________12、（海南卷16）锂锰电池体积小、性能优良，是惯用一次电池。该电池反应原理如图所表示，其中电解质LiCIO4。溶于混合有机溶剂中，Li+经过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答以下问题：（1）外电路电流方向是由_____极流向_____极。（填字母）（2）电池正极反应式为________________________________（3）是否可用水代替电池中混合有机溶剂？____（填“是”或“否”），原因是____________

（4）MnO2可与KOH和KClO3，在高温下反应，生成K2MnO4，反应化学方程式为____________________________________________K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2物质量之比为________13、（课标卷Ⅰ）锂离子电池应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生反应为6C+xLi++xe-=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中一些金属资源（部分条件未给出）。

回答以下问题：（1）LiCoO2中，Co元素化合价为_______（2）写出“正极碱浸”中发生反应离子方程式_________________________________-（3）“酸浸”通常在80℃下进行，写出该步骤中发生全部氧化还原反应化学方程式_____________________________________________________；可用盐酸代替H2SO4和H2O2混合液，但缺点是______________________。（4）写出“沉钴”过程中发生反应化学方程式_______________________。（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间转化，写出放电时电池反应方程式___________。（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极回收，其原因是________________。在整个回收工艺中，可回收到金属化合物有_____________（填化学式）。14、废旧锂离子电池正极材料（主要含有LiCoO2及少许Al、Fe等）可用于回收钴、锂，工艺流程以下：

（1）在上述溶解过程中，S2O32-被氧化成SO42-，LiCoO2在溶解过程中发生反应化学方程式为__________________________________，还原产物是_______________（2）在上述除杂过程中，通入空气作用是_______________________________废渣主要成份是__________________________________________________（3）“沉淀钴”和“沉淀锂”离子方程式分别为_________________________________（4）除了废渣能够回收利用外，本工艺还可回收副产品是______________________15、Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。

（1）该电池负极材料是________。电池工作时，电子流向_______（填“正极”或“负极”）。

（2）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速某电极腐蚀，其主要原因是_______________。欲除去Cu2+，最好选取以下试剂中_______________（填代号）a．NaOHb．Znc．Fed．NH3·H2O

（3）MnO2生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化MnSO4溶液。阳极电极反应式是__________________。若电解电路中经过2mol电子，MnO2理论产量为________g16．[·北京卷]用FeCl3酸性溶液脱除H2S后废液，经过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极，在不一样电压(x)下电解pH＝10.1mol/LFeCl2溶液，研究废液再生机理。统计以下(a、b、c代表电压值)：序号电压/V阳极现象检验阳极产物Ⅰx≥a电极附近出现黄色，有气泡产生有Fe3＋、有Cl2Ⅱa＞x≥b电极附近出现黄色，无气泡产生有Fe3＋、无Cl2Ⅲb＞x＞0无显著改变无Fe3＋、无Cl2(1)用KSCN溶液检验出Fe3＋现象是________。(2)Ⅰ中，Fe3＋产生原因还可能是Cl－在阳极放电，生成Cl2将Fe2＋氧化。写出关于反应离子方程式：________________________________________________。(3)由Ⅱ推测，Fe3＋产生原因还可能是Fe2＋在阳极放电。原因是Fe2＋具备________性。(4)Ⅱ中虽未检验出Cl2，但Cl－在阳极是否放电仍需深入验证。电解pH＝1NaCl溶液做对照试验，统计以下：序号电压/V阳极现象检验阳极产物Ⅳa＞x≥c无显著改变有Cl2Ⅴc＞x≥b无显著改变无Cl2①NaCl溶液浓度是________mol/L。②Ⅳ中检验Cl2试验方法：_______________________________。③与Ⅱ对比，得出结论(写出两点)_________________________________。参考答案：1、试题分析：本题主要考查原电池及电解池工作原理。所给电池放电时金属锂失电子发生氧化反应，A不正确，正极反应：Li++LiMn2O4+e-====Li2Mn2O4，B正确，充电时，阳极发生氧化反应，LiMn2O4应为还原产物，显然C不正确，又由充电时Li2Mn2O4为反应物，故D不正确，故本题答案为B2、B3、试题分析：原电池中较活泼金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。充电相当于是电解池，放电相当于是原电池。充电时，电池负极和电源负极相连，做阴极得到电子，电极反应式应该是Li＋+C6＋e-＝LiC6，A不正确；放电时，正极得到电子，B正确；Li是活泼金属，能和羧酸、醇发生置换反应生成氢气，所以不能用羧酸、醇等含活泼氢气有机物作锂离子电池电解质，C不正确；Li相对原子质量小，锂离子电池比能量（单位质量释放能量）高，D不正确，答案选B。4、试题分析：由题目所给放电时电极反应知电池反应为C6Li+Li1-xMO2====LiMO2+C6Li1-x，充电反应为放电反应逆反应，A不正确；比较这些金属失去1mol电子时所对应质量知B选项正确；在电池放电时电池内部阴离子向电源负极移动，C不正确；在锂电池充电时阴极发生还原反应生成锂单质，结合其存在形式知D正确，所以答案选BD。5、B6、C7、C8、CD9、A10、C11、（1）为了预防亚铁化合物被氧化（2）CO2；H2O；NH3（3）Fe+H2PO4-+Li+-2e-==LiFePO4+2H+（4）（5）FePO4+Li++e-==LiFePO412、(1)ba(2)MnO2+e-+Li+=LiMnO2;(3)否电极Li是活泼金属，能与水反应；

（4）3MnO2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+3H2O;2:1.试题分析：(1)外电路电流方向是由正极b流向负极a。（2）在电池正极b上发生电极反应式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2;(3)因为负极材料Li是活泼金属，能够与水发生反应，所以不可用水代替电池中混合有机溶剂。(4)依照题意结合原子守恒、电子守恒可得方程式：3MnO2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+3H2O;K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2.依照化合价升降总数等于电子转移数目可知：每转移2mol电子，产生1molMnO2、2molKMnO4。所以生成KMnO4和MnO2物质量之比为2:1.13、（1）+3（2）2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)-4+3H2↑

（3）2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O

2H2O22H2O+O2↑；有氯气生成，污染较大。

（4）CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O

（5）Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C

（6）Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4试题分析：（1）依照化合价代数和为0标准，LiCoO2中Li为+1价，O为-2价，iCo元素化合价为+3。（2）依照工艺流程和相关产物可知，锂离子电池正极材料中只有铝箔与氢氧化钠反应，发生反应离子方程式2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)-4+3H2↑。

（3）依照“酸浸”反应物和反应条件，发生全部氧化还原反应化学方程式为；2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O，H2O2本身发生分解反应，2H2O22H2O+O2↑；LiCoO2具备较强氧化性，用盐酸代替H2SO4和H2O2混合液，氯气生成，污染较大。

（4）依照“沉钴”过程中反应物和产物，发生反应化学方程式CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O。

（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间转化，放电时负极发生反应为LixC6-xe-=6C+xLi+，正极Li1-xCoO2+xe-=LiCoO2+xLi+，电池总反应方程式Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C。

（6）进行放电处理时，Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中，有利于锂在正极回收。依照整个工艺流程化学反应原理，可回收到金属化合物有Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4三种14、答案:（1）8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+1lH2OCoSO4（2）将Fe2+氧化成Fe3+A1（OH）3和Fe（OH）3（3）Co2++2OH-=Co（OH）2↓2Li++CO32-=Li2CO3↓(4)Na2SO4分析：（1）经过题给信息可知LiCoO2与Na2S2O3发生了氧化还原反应，反应为8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4LiSO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O，氧化剂对应产物是还原产物；

（2）铝离子、亚铁离子和氢氧根离子反应分别生成氢氧化铝、氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁不稳定易被氧化生成氢氧化铁；

（3）氢氧化钠和钴离子反应生成氢氧化钴沉淀，碳酸钠和锂离子反应生成碳酸锂沉淀；

（4）依照溶液中溶质判断．解答：解：（1）正极材料主要含有LiCoO2及少许Al、Fe等，加入稀H2SO4、Na2S2O3，S2O32-被氧化成SO42-，具备还原性，正极材料中只有LiCoO2具备氧化性，与反应Na2S2O3反应生成CoSO4，反应化学方程式为：8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O，该反应中还原产物是CoSO4，故答案为：8LiCoO2+Na2S2O3+11H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O