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《先进电池材料》复习题16-33

第一篇：《先进电池材料》复习题16-3316.什么是SEI膜?SEI膜的成分有哪些?SEI膜对电极材料性能的影响有哪些?在液态锂离子电池首次充放电过程中,电极材料与电解液在固液相界面上发生反应,形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层是一种界面层,具有固体电解质的特征,是电子绝缘体却是Li+的优良导体,Li+可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出,因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”简称SEI膜。组成主要有各种无机成分如Li2CO3、LiF、Li2O、LiOH等和各种有机成分如ROCO2Li、ROLi、(ROCO2Li)2等。SEI膜的形成对电极材料的性能产生至关重要的影响。一方面,SEI膜的形成消耗了部分锂离子,使得首次充放电不可逆容量增加,降低了电极材料的充放电效率；另一方面,SEI膜具有有机溶剂不溶性,在有机电解质溶液中能稳定存在,并且溶剂分子不能通过该层钝化膜,从而能有效防止溶剂分子的共嵌入,避免了因溶剂分子共嵌入对电极材料造成的破坏,因而大大提高了电极的循环性能和使用寿命。17.锂离子电池电解液应具备的性能有哪些?①离子电导率高，一般应达到10-3～2×10-3S/cm；②电化学稳定的电位范围宽；必须有0～5V的电化学稳定窗口；③热稳定好，使用温度范围宽；④化学性能稳定，与电池内集流体和恬性物质不发生化学反应；⑤安全低毒，最好能够生物降解。18.锂离子电池电解液常用的导电盐有哪些?他们的导电率的大小顺序如何?导电盐有LiClO4、LiPF6、LiBF6、LiAsF6和LiOSO2CF3,它们导电率大小依次为LiAsF6>LiPF6>LiClO4>LiBF6>LiOSO2CF3。19.锂离子电池的命名，圆柱形电池和方形电池的命名？圆柱形的命名用三个字母和5位数字来表示，前两个字母表示锂离子电池(LI)，后一个字母表示圆柱形(R)，前两位数字表示以mm为单位的最大直径，后三位数字表示以0.lmm为单位的最大高度，如LIR18500即表示直径为18mm，高50mm的圆柱形锂离子电池。方形锂电池用三个字母和6位数字来表示，前两个字母表示锂离子电池(LI)，后一个字母表示方形(S)，前两位数字表示以mm为单位的最大厚度，中间两位数字表示以mm为单位的宽度，后两位数字以mm为单位的最大高度，如LIS043048即表示厚度为4mm，宽30mm，高48mm的方形锂离子电池。20.为什么锂离子电池正极基体为铝箔，负极基体为铜箔？金属铝的晶格八面体空隙大小与Li大小相近，极易与Li形成金属间隙化合物，Li和Al不仅形成了化学式为LiAl的合金，还有可能形成了Li3Al2或Li4Al3。由于金属Al与Li反应的高活泼性，使金属Al消耗了大量的Li，本身的结构和形态也遭到破坏，故不能作为锂离子电池负极的集流体；而Cu在电池充放电过程中，只有很少的嵌锂容量，并且保持了结构和电化学性能的稳定，可作为锂离子电池负极的集流体；Cu箔在3.75V时，极化电流开始显著增大，并且呈直线上升，氧化加剧，表明Cu在此电位下开始不稳定；而铝箔在整个极化电位区间，极化电流较小，并且恒定，没有观察到明显腐蚀现象的发生，保持了电化学性能的稳定。由于在锂离子电池正极电位区间，Al的嵌锂容量较小，并且能够保持电化学稳定，适合作锂离子电池的正极集流体。21.画出液体锂离子电池的生产工艺流程图22.燃料电池按照其电解质的不同，可以分为几类？它们各自的特点是什么（燃料气、工作温度和优缺点）？①碱性燃料电池,主要用于空间科学，低温型(60-220℃)②磷酸燃料电池,已经达到1.3~11MW，低温型(180-200℃)③熔融碳酸盐燃料电池，中温型(650℃)④质子交换膜燃料电池,发展很快，但成本高，低温型(80-1000C)⑤固体氧化物燃料电池，高温型(700-1000℃)23.燃料电池的电流-电压特性图大致可以划分为三个区域，它们分别是什么？它们分别对应的损耗是什么，引起损耗的原因分别是什么？大致可分为活化区域，欧姆区域，质量传输区域。分别对应活化损耗（由于电化学反应而引起的损耗）欧姆损耗（由于离子和电子传导而引起的损耗），浓度损耗（由于质量传输而引起的损耗）。24.固体氧化物燃料电池的优点有哪些？发电效率高。化学能→电能，理论效率可达80％，是所有燃料电池中最高的。可使用多种燃料（氢气，天然气、液化石油气等）；工作温度高，排放高温余热可进行综合利用；运动部件很少，低噪声。采用全固态结构，电池中无酸碱腐蚀性物质，电池的污染排放极低，是清洁能源；质量轻、体积小、比功率高(600W／kg)，有较高的电流密度和功率密度，较小的极化损失和欧姆损失；不用贵金属，不存在液态电解质腐蚀及封接问题。替代火力发电，可将发电率由目前的40%