新能源材料模拟题(4)

镍氢电池的优点：(a) 能量密度高； (b) 无镉污染，是绿色电池； (c) 可以大电流快速充放电；（d) Ni／MH电池的工作电压也是1.2V，与Ni／Cd电池具有互换性等独特优势。 E?1mv22四、问答题

1、说明二次锂离子电池的充放电原理，以钴酸锂（LiCoO2）为正极材料，碳为负极材料，写出正极反应、负极反应与总电池反应的化学式。

答案： 锂离子电池由正电极、负电极、电解质、隔膜和外部控制电路组成。在充电时锂离子从正极中脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到负极中。

在放电时锂离子由负极中脱嵌，通过电解质和隔膜， 重新嵌入到正极中。

正极材料是典型的过渡金属氧化物，例如，尖晶石结构如：LiMn2O4，层状结构有：LiCoO2。在充放电反应过程中，随着锂离子的嵌入\\脱出可逆性好，伴随反应的体积变化小，锂离子扩散速度快，以便获得良好的循环特性和大电流特性。负极材料主要是碳材料，例如石墨电极，因为石墨导电性好，结晶度较高，具有良好的层状结构，适合锂的嵌入\\脱出

锂在碳中的嵌入、脱嵌反应快，即锂离子在固相的扩散系数大，碳负极材料体积变化小。 正、负极反应与总电池反应如下： 正极反应 ：LiCoO2→CoO2+Li++e- 负极反应 ：Li++e-+C6→LiC6

电池反应 ：LiCoO2+C6→CoO2+ LiC6

2、阐述以硅砂为原料制备单晶硅锭的工艺技术路线以及工艺过程。 答案：（１）、砂子还原成治金级硅（２）、治金级硅提纯为半导体级硅（３）、半导体级硅转变为硅片

3、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是一种高温燃料电池(工作温度为600℃～700℃)，与其他类型的燃料电池相比其电化学反应及电池组成材料均有所不同，说明此燃料电池的电化学反应以及电池的阳极、阴极、隔膜与电介质材料。

答案：熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)的电化学反应如下：

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阴极反应：O2 + 2CO2 +4e- →2 CO32-

阳极反应：2H2 + 2CO32- → 2H2O +2 CO2 + 4e-

总反应： O2 + 2H2 → 2H2O

熔融碳酸盐燃料电池采用碱金属（Li、Na、K）的碳酸盐为电解质，导电离子为碳酸根离子，碳酸盐电解质主要有(Li/K)2CO3和(Li/Na)2CO3这二种。

多孔金属为阳极，一般为多孔镍，具体地讲Ni-Cr和Ni-Al合金为主，孔隙率50%。

阴极为多孔陶瓷，以多孔 NiO为主，孔隙率在55%，平均孔径12微米，为降低镍在电解质中的溶解度，研发氧化物复合物，例如，LiCoO2-NiO 以及 LiFeO2-LiCoO2-NiO复合多孔陶瓷。

电解质隔膜也采用多孔陶瓷，目前MCFC的隔膜一般由LiAlO2制成。

流体四大题

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