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第29讲
常见新型化学电源
诊断性评价
(2022·广东，16)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是
A.充电时电极b是阴极
B.放电时NaCl溶液的pH减小
C.放电时NaCl溶液的浓度增大
D.每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g
√
一、锂离子电池
电极材料：由金属锂或锂合金为负极材料，正极材料一般为含Li＋的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4
电极反应：负极产生（脱嵌）Li＋，正极产生（嵌入）Li＋
离子导体：非水电解质溶液
电子导体：导线
锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示下列说法不正确的是
A．金属锂作负极，发生氧化反应
B．Li+通过有机电解质向水溶液处移动
C．正极的电极反应：O2+4e- == 2O2-
D.电池总反应：4Li+O2+2H2O == 4LiOH
√
锂离子电池考点1——原电池
一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是
锂离子电池考点2——锂空气电池
A.放电时,多孔碳材料电极为负极
B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极
流向锂电极
C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D.充电时,电池总反应为Li2O2-x══2Li+(1-x/2)O2
√
(2022·全国乙卷，12)Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是
A.充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2
B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C.放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D.放电时，正极发生反应：O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
√
锂离子电池考点3——钴酸锂(LiCoO2)电池
钴酸锂(LiCoO2)电池，其工作原理如图，A极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池反应为LixC6＋Li1－xCoO2 C6＋LiCoO2。下列说法不正确的是
A.隔膜只允许Li＋通过，放电时Li＋从左边流向右边
B.放电时，正极锂的化合价未发生改变
C.充电时B作阳极，电极反应式为LiCoO2－xe－===
Li1－xCoO2＋xLi＋
D.废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理”让Li＋
进入石墨中而有利于回收
√
充电
放电
锂离子电池考点4——锂硫电池
全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料,电池反应为16Li+xS8══8Li2Sx(2≤x≤8)。错误的是
A.电池工作时,正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e-══3Li2S4
B.电池工作时,外电路中流过0.02 mol电子,负极材料质量减小0.14 g
C.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D.电池充电时间越长,电池中Li2S2的量越多
√
二、微生物电池
电极材料：种类较多
电极反应：有机物在微生物作用下发生氧化还原反应
离子导体：合适的电子传递介体
电子导体：导线
微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是
微生物电池考点1——单一氧化还原反应
A．正极反应中有CO2生成B．微生物促进了反应中电子的转移C．质子通过交换膜从负极移向正极D．电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O
√
利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是(　　)
微生物电池考点2——多个氧化还原反应
A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能
B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋
C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3
D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
√
三、有机物电池
电极材料：种类较多（微生物膜）
电极反应：有机物之间的氧化还原反应
含乙酸钠和氯苯的废水可以利用微化学电池除去，其原理如图所示，下列说法正确的是
√
四、液流电池
液流电池是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池
可以分为全钒液流电池、锂离子液流电池和铅酸液流电池
关注化合价变化，找到电极反应
关注离子交换膜
液流电池是电化学储能领域的一个研究热点，其优点是储能容量大、使用寿命长。下图为一种中性Zn/Fe液流电池的结构及工作原理图。下列有关说法错误的是
A.充电时电极A连电源负极
B.放电时正极电极反应为 ＋e－===
C.放电时负极区离子浓度增大，正极区离子
浓度减小
D.充电时阴极电极反应： ＋2e－===
Zn＋4Br－
√
我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是
√
五、浓差电池
工作原理
浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”移向“低浓度”，依据内电路离子移动方向判断电池的正、负极
离子交换膜
种类：阳离子交换膜、阴离子交换膜、质子交换膜
作用：能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应；
能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
利用电解质溶液的浓度对电极电势的影响，可设计浓差电池。某热再生浓差电池工作原理如图所示，通入NH3时电池开始工作，左侧电极质量减少，右侧电极质量增加，中间A为阴离子交换膜，放电后可利用废热进行充电再生。下列说法不正确的是
√
=
六、锌离子电池
锌离子电池考点1——Zn-CO2
A.放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===
B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol
C．充电时，电池总反应为2 ===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D．充电时，正极溶液中OH－浓度升高
放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法错误的是(　　)
√
锌离子电池考点2——Zn-其他物质
高电压水系锌-有机混合液流电池的装置及充、放电原理如图所示。下列说法正确的是
√
终结性评价
1.(2020·山东，10)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)。下列说法错误的是
A.负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋
B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜
C.当电路中转移1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 g
D.电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量
之比为2∶1
√
2.(2021·湖南，10)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：
下列说法错误的是
A.放电时，N极为正极
B.放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不
断减小
C.充电时，M极的电极反应式为Zn2＋＋
2e－===Zn
D.隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
√
3.(2022·全国乙卷，12)Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是
A.充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2
B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C.放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D.放电时，正极发生反应：O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2
√

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