2025年电池研发工程师岗位招聘面试考试试题及参考答案

2025年电池研发工程师岗位招聘面试考试试题及参考答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.锂离子电池中，SEI膜（固体电解质界面膜）的主要形成阶段是？A.首次充电过程B.首次放电过程C.循环后期D.高温存储阶段2.某三元正极材料化学式为LiNi₀.₈Co₀.₁Mn₀.₁O₂，其理论比容量约为？（已知Li的摩尔质量7g/mol，Ni²⁺/Ni⁴⁺氧化还原对参与反应）A.150mAh/gB.200mAh/gC.278mAh/gD.330mAh/g3.循环伏安法（CV）测试中，氧化峰与还原峰的电位差主要反映电池的？A.欧姆阻抗B.电荷转移阻抗C.扩散阻抗D.界面稳定性4.钠离子电池与锂离子电池相比，最显著的劣势是？A.能量密度B.循环寿命C.倍率性能D.成本5.固态电池中，氧化物固态电解质（如LLZO）的主要导电离子是？A.Li⁺B.O²⁻C.Al³⁺D.Zr⁴⁺6.电池热失控的关键触发温度通常对应？A.正极材料分解温度（如NCM的200300℃）B.电解液燃点（约150℃）C.隔膜闭孔温度（130140℃）D.负极SEI膜分解温度（约100℃）7.计算电池能量密度时，“体积能量密度”的单位是？A.Wh/kgB.Wh/LC.mAh/gD.mAh/cm³8.以下哪种测试方法可用于表征电极材料的离子扩散系数？A.交流阻抗谱（EIS）B.恒流充放电（GCD）C.差示扫描量热法（DSC）D.X射线衍射（XRD）9.软包电池的“气胀”现象主要由以下哪种反应引起？A.电解液在正极表面的氧化分解B.负极SEI膜的稳定生长C.活性材料的结构相变D.集流体的腐蚀10.动力电池国标GB/T314852015中，“过充测试”的截止条件是？A.电压达到4.8VB.电流降至0.01CC.电池温度超过150℃或爆炸D.充电量达到150%额定容量二、多项选择题（每题3分，共15分。至少2个正确选项，错选、漏选均不得分）1.影响锂离子电池循环寿命的主要因素包括：A.活性材料的结构稳定性B.电解液的氧化还原稳定性C.极片压实密度D.环境温度2.硅基负极材料的主要优势与挑战是：A.理论比容量高（4200mAh/g）B.首次库仑效率低C.循环过程中体积膨胀大（约300%）D.与电解液兼容性好3.全固态电池相比液态锂电池的优势有：A.能量密度更高（可匹配金属锂负极）B.安全性更好（无易燃电解液）C.倍率性能更优（离子电导率更高）D.成本更低（工艺简化）4.电池热管理系统（BTMS）的核心功能包括：A.高温时散热（如35℃以上）B.低温时加热（如20℃以下）C.均衡单体电池温度（温差≤5℃）D.提升电池能量密度5.以下属于电池失效模式的有：A.内部短路（由锂枝晶或隔膜刺穿引起）B.容量衰减（活性物质损失或界面阻抗增加）C.自放电（正负极间微短路）D.过充保护（BMS触发切断电路）三、填空题（每空2分，共20分）1.锂离子电池的工作电压范围通常为______V（以三元材料/石墨体系为例）。2.电解液的主要成分包括______（溶剂）、______（锂盐）和功能添加剂（如VC）。3.阿伦尼乌斯公式描述的是______与温度的关系，表达式为______。4.电池的“倍率性能”通常用______（单位）表示，1C表示______。5.UN38.3测试标准中，针对锂电池的主要测试项目包括高度模拟、______、______、冲击、外短路等。6.固态电池的界面问题主要包括______界面（电极与电解质）和______界面（不同电解质之间）。四、简答题（共30分）1.（封闭型，8分）简述锂离子电池中SEI膜的形成机制及其对电池性能的影响。2.（封闭型，7分）交流阻抗谱（EIS）的典型图谱由哪几部分组成？各部分分别对应电池中的哪些过程？3.（开放型，8分）设计一款高镍三元（Ni≥90%）正极材料的电池时，需重点解决哪些关键问题？请提出至少3项优化策略。4.（开放型，7分）对比分析磷酸铁锂电池（LFP）与三元锂电池（NCM）在动力汽车应用中的优缺点。五、应用题（共25分）1.（计算类，8分）某圆柱形锂电池额定容量为3.0Ah，能量密度为250Wh/kg，电池质量为48g。（1）计算该电池的额定能量（单位：Wh）；（2）若将其用于电动汽车，需串联100个单体电池组成电池包，求电池包的总电压（假设单体平均工作电压3.7V）。2.（分析类，9分）某三元锂电池在循环500次后容量保持率仅为75%（行业平均约80%），请从材料、工艺、测试条件三个维度分析可能的原因，并提出改进建议。3.（综合类，8分）设计一款面向30℃至55℃宽温域的“全气候电池”，需考虑哪些核心技术？请从材料体系、结构设计、热管理三个方面展开说明。参考答案一、单项选择题1.A2.C3.B4.A5.A6.D7.B8.A9.A10.D二、多项选择题1.ABCD2.ABC3.AB4.ABC5.ABC三、填空题1.2.54.22.碳酸酯类（如EC/DEC/DMC）、六氟磷酸锂（LiPF₆）3.反应速率常数（或电导率）、k=Ae^(Ea/RT)（或σ=σ₀e^(Ea/RT)）4.C（倍率）、1小时充满/放完额定容量的电流5.温度循环、振动6.固固、固固（或不同固态电解质间）四、简答题1.SEI膜形成机制：首次充电时，电解液中的溶剂（如EC）在负极（石墨）表面发生还原分解，生成Li₂CO₃、LiF、ROCO₂Li等不溶性产物，沉积在负极表面形成钝化膜。对性能的影响：正面：阻止电解液持续分解，提高循环稳定性；负面：消耗Li⁺（降低首次库仑效率）；增加界面阻抗（影响倍率性能）。2.EIS典型图谱组成及对应过程：高频区半圆：电荷转移阻抗（Rct），反映电极/电解质界面的电子离子交换过程；中频区斜线（45°Warburg阻抗）：离子在电极材料内部的扩散过程；低频区直线（接近垂直）：电容行为（双电层电容或界面电容）。3.高镍三元电池关键问题及优化策略：关键问题：①表面残碱（LiOH/Li₂CO₃）多，易吸水产气；②循环中Ni³⁺/Ni⁴⁺氧化导致结构相变（H2→H3），体积变化大；③高氧化性表面易与电解液反应，加速容量衰减。优化策略：①表面包覆（如Al₂O₃、LiBO₂）：抑制电解液侵蚀；②元素掺杂（如Mg²⁺、Zr⁴⁺）：稳定层状结构，减少相变；③梯度浓度设计（核壳结构）：内核高镍保证容量，外壳低镍提高稳定性。4.LFP与NCM对比：LFP优点：成本低（Fe资源丰富）、循环寿命长（≥3000次）、热稳定性好（分解温度＞500℃）、安全性高；缺点：能量密度低（约160Wh/kg）、低温性能差（20℃容量保持率约60%）。NCM优点：能量密度高（≥240Wh/kg）、低温性能好（20℃容量保持率约75%）；缺点：成本高（Ni/Co资源稀缺）、循环寿命较低（约15002000次）、热稳定性差（分解温度约200℃）。五、应用题1.（1）额定能量=容量×电压=3.0Ah×3.7V=11.1Wh（注：题目中能量密度250Wh/kg为干扰项，实际能量=质量×能量密度=0.048kg×250Wh/kg=12Wh，需按题目数据确认。若题目数据矛盾，以容量×电压为准，通常3.0Ah×3.7V=11.1Wh更合理）；（2）电池包总电压=单体电压×串联数=3.7V×100=370V。2.容量衰减原因及改进建议：材料维度：正极材料结构相变（如NCM的H2→H3）导致活性位点减少；负极SEI膜持续生长消耗Li⁺。改进：正极掺杂（如Al³⁺）稳定结构；负极预锂化补偿Li⁺损失。工艺维度：极片压实密度过高导致颗粒破裂；电解液量不足（界面干涸）。改进：优化压实密度（匹配材料膨胀率）；增加电解液注液量（或使用保液性更好的隔膜）。测试条件：循环倍率过高（如1C以上）加速极化；环境温度波动大（高温加剧副反应）。改进：采用0.5C以下循环；控制测试温度（25±2℃）。3.全气候电池设计：材料体系：正极：低温下选择LiFePO4（LFP）或高熵材料（离子扩散快）；高温下选择热稳定的NCM523或LMO（锰酸锂）。负极：硅碳复合材料（低温下Li⁺嵌入更易）或钛酸锂（Li4Ti5O12，0应变，高低温性能均优）。电解液：低温用低熔点溶剂（如碳酸亚乙烯酯VC+氟代碳酸乙烯酯FEC）；高温用耐氧化溶剂（如砜类），添加成膜添加