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锂离子电池作为新型化学电源由于其比能量高、便携储存一直是世界各国电池企业研究的热点，也一直是近几年高考关于二次电池考察的重点。由于其电池体系多样(题干背景多有介绍)，题目有一定难度，如何判断电极材料特征及书写电极反应方程式一直困扰着广大高中生们。现就锂离子电池的电极材料及方程式的书写方法予以总结：

电极材料的判断：

负极：①锂以单质形式：Li；②锂以原子形式镶嵌其中：LiAl、LiMnO₂、LiC₆、LiCoO₂等

正极：①为其他不含 L i 的材料：S、FeS 等；②为含有锂的物质时(LiMn₂O₄、Li_0·35NiO₂等)，此时正极的锂我们有两种分析方法，一是把正极的 Li 也看做是镶嵌于物质中，Li 还是单质；二是把它看成是以＋1 价的形式形成化合物。

电极方程式的书写：

负极：锂离子电池负极均为锂单质的放电

正极：当正极为其他不含 Li 的材料(S、FeS 等)时，一般为这些物质得电子，然后和负极产生的 Li^＋结合生成新的物质：S＋2e^-＋2Li^＋=Li₂S     FeS＋2e^-＋2Li^＋=Li₂S＋Fe

当正极为含有锂的物质时(LiMn₂O₄、Li_0·35NiO₂等)：

第一种方法：把正极的 L i 也看做是镶嵌于物质中，Li 还是单质，此时负极产生的 Li^＋在正极得到电子与正极材料结合生成新的 Li 的嵌合物：LiMn₂O₄＋xLi^＋＋xe^-=Li_1＋xMn₂O₄     2Li_0·35NiO₂＋Li^＋＋e^-=2Li_0·85NiO₂

第二种方法：正极的 Li 看成是以＋1 价的形式形成化合物，此时正极材料的其他物质得到电子化合价降低，与负极产生的 Li 结合生成新的化合物：LiMn₂O₄＋xe^-＋xLi^＋=Li_1＋xMn₂O₄   2Li_0·35NiO₂＋e^-＋Li^＋=2Li_0·85NiO₂

01：无水锂电池

典例 1(2021 届湖北省宜昌市高三 4 月调研考试)锂－空气电池的工作原理如图所示。其中多孔电极材料选用纳米多孔金时， 该电池表现出良好的循环性能。电池反应为：2Li＋O₂＝Li₂O₂。下列说法错误

A． 该电池的电解液常用锂盐的有机溶液

B． 电池工作时，外电路中流过 0.01 mol 电子，负极材料减重 0.07g

C． 电池工作时，正极反应可能经过两个过程：Li^＋＋O₂＋e^-＝LiO₂     Li^＋＋LiO₂＋e^-＝Li₂O₂

D． 电池充电时间越长，电池中 Li₂O₂越多

典例 2(2021 届吉林市普通中学高中毕业班第三次调研测试)锂－－空气电池是一种新型的二次电池，由于具有较高的比能量而成为未来电动汽车的希望。其放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是

A． 该电池放电时，锂电极发生了还原反应

B． 放电时，Li^＋向锂电极迁移

C． 电池中的电解液可以是有机电解液或稀盐酸等

D． 充电时，电池阳极的反应式为 Li₂O₂－2e^-＝2Li^＋＋O₂

02：一边是水溶液，一边是有机电解液

典例 3(2021 年辽宁省葫芦岛市普通高中高三第二次模拟考试)新型锂－空气电池具有能量密度高的优点，可以用作新能源汽车的电源，其结构如图所示，其中固体电解质只允许 Li^＋通过。下列说法正确的是

A． Li^＋穿过固体电解质向正极移动而得到 LiOH 溶液

B． 放电时，当外电路中有 1 mol e^-转移时，水性电解液离子总数增加N_A

C． 应用该电池电镀铜，阴极质量增加 64 g，理论上将消耗 11.2 L O₂

D． 放电时，负极反应式：Li－e^-＋OH^－＝LiOH

典例 4(2021 届山西省高三第一次模拟考试)正在研发的锂空气电池能量密度高、成本低，可作为未来电动汽车的动力源，其工作原理如图。下列有关该电池的说法正确的是

A． 有机电解液可以换成水性电解液

B． 放电时，外电路通过 2 mol 电子，消耗氧气 11.2 L

C． 放电和充电时，Li^＋迁移方向相同

D． 电池充电时，在正极上发生的反应为 4OH^－－4e^-= O₂↑＋2H₂O

练习题：金属锂燃料电池是一种新型电池，比锂离子电池具有更高的能量密度。它无电时也无需充电，用作燃料电池时，可更换正极的水性电解液和卡盒以及负极的金属锂就可以连续使用，分离出的氢氧化锂可采用电解其熔融物法回收锂而循环使用。其工作示意图如图，下列说法不正确的是A．放电时，负极的电极反应式为 Li－e^-===Li^＋  B．熔融的氢氧化锂用惰性电极电解再生时，金属锂在阴极得到C．有机电解液可以是乙醇等无水有机物D．放电时，正极的电极反应式为 2H₂O＋O₂＋4e^-===4OH－Li单质 形式Li以 原子 形 式嵌入

03：固体电解质

典例 5(2021 年山东省聊城市高三一模)锂—液态多硫电池具有能量密度高、储能成本低等优点，以熔融金属锂、熔融硫和多硫化锂[Li₂Sx(2≤x≤8)]分别作两个电极的反应物，固体 Al₂O₃陶瓷(可传导 Li^＋)为电解质，其反应原理如图所示。下列说法错误的是

A． 该电池比钠一液态多硫电池的比能量高

B． 放电时，内电路中 Li^＋的移动方向为从a 到 b

C． Al₂O₃的作用是导电、隔离电极反应物

D． 充电时，外电路中通过 0.2mol 电子，阳极区单质硫的质量增加 3.2g

典例 6(2021 届广东省韶关市高三 4 月模拟考试二模)某手机电池采用了石墨烯电池，可充电 5 分钟，通话 2小时。一种石墨烯锂硫电池(2Li＋S₈=Li₂S₈)工作原理示意图如图。下列有关该电池说法不正确的是

A． 金属锂是所有金属中比能量最高的电极材料

B． 充电时 a电极为阴极，发生还原反应

C． 充电时 b 电极的反应:Li₂S₈－2e^-=2Li^＋＋S₈

D． 手机使用时电子从a电极经过手机电路版流向b 电极，再经过电池电解质流回a电极

04：熔融电解质

典例 7(陕西省榆林市 2021 届高考模拟第一次测试)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水 LiCl－KCl 混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为 PbSO₄＋2L iCl＋Ca=CaCl₂＋Li₂SO₄＋Pb。下列有关说法正确的是

A． Ca 为正极

B． 放电过程中，Li^＋向负极移动

C． 每转移 0.2mol 电子，理论上生成 20.7g Pb

D． 电池工作一段时间后，正极质量增大

练习题．热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水 L iCl －KCl 混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能，此时硫酸铅电极处生成 Pb。下列有关说法正确的是 

A．输出电能时，外电路中的电子由硫酸铅电极流向钙电极

B．放电时电解质 LiCl－KCl 中的 Li^＋向钙电极区迁移

C．电池总反应为 Ca＋PbSO₄＋2L iCl== Pb＋Li₂SO₄＋CaCl₂

D．每转移 0.2 mol 电子，理论上消耗 42.5 g LiCl

练习题．(广东省惠州市 2021 届高三 4 月模拟考试)一种特殊的热激活电池示意图 如下。该电池总反应为：PbSO₄(s)＋2LiCl＋Ca(s)= CaCl₂(s)＋ Li₂SO₄＋Pb(s) ， 下列说法不正确的是

A．Ca 电极发生氧化反应

B．负极的电极反应：Ca(s)＋2Cl﹣﹣2e^﹣= CaCl₂(s)

C．可用 LiCl 和 KCl 水溶液代替无水 LiCl﹣KCl

D．当无水 LiCl﹣KCl 混合物受热熔融后电池才能工作

例 8(2021 届辽宁省重点高中协作校高三第三次模拟考试)锂碘电池的正极材料是聚 2－乙烯吡啶(简写为 P₂VP) 和 I₂的复合物，电解质是熔融薄膜状的碘化锂，正极的电极反应式为 P₂VP·nI₂＋2e^-＋2Li^＋=P₂VP·(n－1)I₂＋2LiI。下列说法正确的是

A． 该电池放电时，锂电极发生还原反应 

B． 该电池发生的总反应为 2Li＋P₂VP·nI₂=P₂VP·(n－1)I₂＋2LiI

C． P₂VP 和 I₂的复合物是绝缘体，不能导电

D． 该电池工作时，碘离子移向正极