2025年大学本科二年级（新能源材料与器件）储能材料测试题及答案.doc

2025年大学本科二年级（新能源材料与器件）储能材料测试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 以下哪种材料不是常见的储能材料？（ ）
A. 锂离子电池正极材料
B. 超级电容器电极材料
C. 普通陶瓷材料
D. 铅酸蓄电池负极材料
2. 锂离子电池中常用的正极材料LiCoO₂，其晶体结构属于（ ）
A. 立方晶系
B. 四方晶系
C. 正交晶系
D. 单斜晶系
3. 对于储能材料的性能要求，以下说法错误的是（ ）
A. 高能量密度是关键指标之一
B. 充放电效率无需考虑
C. 良好的循环稳定性很重要
D. 安全性也是重要考量因素
4. 以下哪种储能材料具有最高的理论比能量？（ ）
A. 锂金属电池负极材料
B. 钠离子电池正极材料
C. 镍氢电池负极材料
D. 锌锰干电池正极材料
5. 超级电容器的储能原理主要基于（ ）
A. 化学反应储能
B. 物理吸附和脱附储能
C. 核反应储能
D. 生物反应储能
6. 铅酸蓄电池在充电过程中，正极发生的反应是（ ）
A. 硫酸铅被还原为二氧化铅
B. 铅被氧化为硫酸铅
C. 二氧化铅被还原为硫酸铅
D. 硫酸铅被氧化为铅
7. 以下哪种材料常用于固态锂电池的电解质？（ ）
A. 水
B. 有机聚合物
C. 气态氢气
D. 液态汞
8. 储能材料的热稳定性对于其应用至关重要，以下哪种测试方法可用于评估热稳定性？（ ）
A. 红外光谱法
B. 热重分析法
C. 核磁共振法
D. 拉曼光谱法
9. 关于钠离子电池与锂离子电池相比，优势在于（ ）
A. 钠资源丰富，成本可能较低
B. 能量密度更高
C. 充放电速度更慢
D. 安全性更低
10. 一种新型储能材料在充放电过程中发生的反应为A + B ⇌ C + D，该反应属于（ ）
A. 氧化还原反应
B. 酸碱中和反应
C. 沉淀反应
D. 配位反应

第II卷（非选择题 共70分）
11. （10分）简述锂离子电池负极材料石墨的结构特点及其对储能性能的影响。

12. （15分）分析铅酸蓄电池自放电现象产生的原因，并提出减少自放电的措施。

13. （15分）阐述超级电容器的优缺点，并说明其在不同领域的应用。

材料：随着电动汽车的快速发展，对高性能储能电池的需求日益增长。锂离子电池因其高能量密度等优点成为主流，但也面临一些挑战，如安全性和成本等。固态锂电池作为一种潜在的解决方案，近年来受到广泛关注。固态电解质具有较高的稳定性和安全性，有望提高电池的性能和可靠性。
14. （15分）根据上述材料，分析固态锂电池相对于传统锂离子电池的优势，并探讨其发展面临的问题。

材料：某科研团队研发了一种新型储能材料，通过实验测试发现其在充放电过程中具有良好的可逆性，能量密度较高，循环稳定性也较好。但在实际应用中，该材料的成本较高，且与现有电池制造工艺的兼容性有待提高。
15. （15分）针对该新型储能材料的情况，提出提高其实际应用价值的建议。

答案：1.C 2.B 3.B 4.A 5.B 6.A 7.B 8.B 9.A 10.A
11. 石墨具有层状结构，碳原子之间通过共价键形成六边形平面网状结构，层与层之间通过范德华力相互作用。这种结构使得锂离子能够在层间嵌入和脱出，从而实现充放电过程。其优点是嵌入脱出过程相对稳定，有利于提高电池的循环寿命；缺点是锂离子嵌入脱出速度相对较慢，可能影响电池的充放电倍率性能。
12. 铅酸蓄电池自放电原因主要有：极板杂质引起的局部电池反应；电解液中存在的杂质与极板发生化学反应；硫酸电解液的分层现象导致极板上下部分自放电速率不同。减少自放电的措施有：选用高纯度的极板材料；对电解液进行精制处理；采用特殊的隔板防止电解液分层；电池储存时保持合适的温度和湿度。
13. 优点：充放电速度极快，可瞬间提供大电流；循环寿命长；工作温度范围宽。缺点：能量密度相对较低。应用领域：在电动汽车的制动能量回收系统中可快速存储和释放能量；在智能电网中用于频率调节和电压稳定；在便携式电子设备中可实现快速充电。
14. 优势：固态电解质稳定性高，可提高电池安全性；有望进一步提升能量密度；减少电池漏液等问题，提高电池可靠性。发展面临的问题：固态电解质材料成本高；与现有电池制造工艺兼容性差，大规模生产困难；界面电阻较大，影响电池性能。
15. 建议：通过优化材料制备工艺降低成本；加强与现有电池制造企业合作，共同研发兼容的制造工艺；深入研究界面问题，开发合适的界面改性方法降低界面电阻；探索新型固态电解质体系，进一步提高电池综合性能，推动其在更多领域的应用。