文档文本内容
2-3 锂电池
主题集中：所有题目均围绕锂电池展开，包括锂离子电池、锂硫电池、锂空气电池、锂水电池等，考
查充放电过程、电极反应、离子迁移、电池结构等。
图示辅助：多数题目配有电池结构示意图，要求学生从图中提取关键信息（如电极材料、电解质类
型、离子路径等）。
综合性强：题目融合了电化学基础概念、氧化还原反应、能量计算、电解质选择等知识点，需学生综
合应用。
选项迷惑性高：选项常设置常见错误（如离子移动方向颠倒、电极反应写错、电池类型误判），考验
学生对细节的掌握。
考查知识：
电化学基础：电极判断（正负极、阴阳极）、离子迁移规则、氧化还原反应。
锂电池专论：工作原理、电极反应式、总反应式、电解质选择、比能量概念。
电池类型识别：一次电池 vs. 二次电池（可充电电池）。
实际应用：电池结构设计与材料功能（如固态电解质、玻璃陶瓷）。
考查能力：
信息提取能力：从文字和图示中快速定位关键信息。
分析推理能力：根据电池反应推断电极行为、离子移动方向。
细节辨析能力：识别选项中的隐蔽错误（如“仅发生” vs. “可能发生”）。
知识迁移能力：将电化学原理应用于新情境（如海水电池、锂空气电池）。
考查方式：
通过示意图和文字描述创设情境，要求学生判断正误。
设置陷阱选项，测试学生对易错点的敏感度（如充电 vs. 放电时的离子移动）。
第一步 审题定向：
明确电池类型（可充电/不可充电）、充放电状态。
若有示意图，识别电极、电解质、离子迁移路径。
第二步 电极判断：
放电时：负极（氧化反应）、正极（还原反应）。
充电时：阴极（还原反应）、阳极（氧化反应）。
第三步 反应分析：
写出或推断总反应和电极反应，注意电子转移和物质变化。
第四步 离子迁移：
放电时：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
充电时：阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。
第五步 选项验证：
逐一核对选项与以上分析是否一致，注意绝对化词汇（如“仅”“一定”）。
电池基础：
一次电池：不可充电（如锂-海水电池）。
二次电池：可充电（如锂离子电池）。
电极反应规则：
放电：负极氧化（失电子），正极还原（得电子）。
充电：阴极还原（得电子），阳极氧化（失电子）。
离子迁移规则：
放电时：阳离子移向正极，阴离子移向负极。
充电时：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。
锂电池特点：
锂是活泼金属，易与水反应，故电解质常为非水体系（有机溶剂、熔融盐、固态电解质）。
比能量高（单位质量释放的能量大）。
常见锂电池反应：
锂离子电池：LiₓC + Li₁₋ₓCoO₂ ⇌ C + LiCoO₂
锂硫电池：2Li + S ⇌ Li₂S
锂空气电池：2Li + (1-x/2)O₂ → Li₂O₂₋ₓ
电解质选择：
避免使用含活泼氢的物质（如水、醇、羧酸），防止与锂反应。
固态电解质需具备离子传导性和防水性。
离子移动方向混淆：
错误：放电时阳离子向负极移动。
正确：放电时阳离子向正极移动。
电极反应颠倒：
错误：充电时锂电极发生氧化反应。
正确：充电时锂电极（阴极）发生还原反应。
电池类型误判：
错误：将可充电电池（如锂离子电池）视为一次电池。
比能量概念错误：
错误：锂电池比能量低。
正确：锂电池比能量高。
电解质误解：
错误：水溶液可用于锂电池电解质。
正确：锂与水反应，需用非水电解质。
反应式遗漏：
错误：忽略副反应（如正极同时有氧气和水得电子）。
图示信息提取不全：
错误：未注意固态电解质膜的功能或离子选择性。
【典例】
【审题】
1．（2025·浙江·高考真题）一种可充放电
电池的结
构示意图如图所示。该电池放电时，产物为
和
，随温度升高Q(消耗
转移的电子数)增
大。下列说法不正确的是
第一步：审读题干，明确系统与过程
电池类型：“可充放
电”的锂-空气电池变体。核心特征是
正极活性物质为氧气，放电固体产物
是Li₂O 和Li₂O₂。
核心信息与变量：关
键变量是 Q（消耗O₂ 转移的电子
数）随温度升高而增大。这意味着温
度改变了氧气的还原路径，使得每消
A．熔融盐中
的物质的量分数影响充放电速率
B．充放电时，
优先于
通过固态电解质膜
C．放电时，随温度升高Q 增大，是因为正极区
转化为
D．充电时，锂电极接电源负极
【答案】C
【解析】
电池放电时，锂电极为负极，发生反应：
，多孔功能电极为正极，低温时发生反
应：
，随温度升高Q 增大，正极区
转
化为
；充电时，锂电极为阴极，得到电子，多孔
功能电极为阳极，
或
失去电子。
A．由分析可知，电池总反应方程式为：
或
，充放电
时有
参与或生成，因此熔融盐中
的物质的量
分数影响充放电速率，A 正确；
B．
比
的半径小，因此
优先于
通过固态电解
质膜，B 正确；
C．放电时，正极得到电子，
中氧原子为-1 价，
中
氧原子为-2 价，因此随温度升高Q 增大，正极区
转化为
，C 错误；
D．充电时，锂电极为阴极，连接电源负极，D 正确；
答案选C。
耗1 分子O₂ 时，转移的电子数增加
了。
图示分析：
下侧为锂电极，是负
极/阴极。
上侧为多孔功能电
极，是正极/阳极，氧气在此
处被还原。
电解质是熔融盐体
系，内含O²⁻和NO3⁻。存在
固态电解质膜。
第二步：逐项分析，链接原理
A 选项 (速率因素)：熔融盐中的Li+是
氧还原反应的关键参与者（从解析看，
它参与生成Li₂O 和Li₂O₂）。其浓度
（物质的量分数）直接影响电极反应的
速率。✔ 正确。
B 选项 (离子选择性)：在固态电解质
中，离子半径是决定迁移速率的关键。
比
的半径小，因此
优先于
通过固态电解质膜。✔ 正确。
C 选项 (Q 值变化原因 - 本题关键)：
定义Q：Q = 转移电子数 / 消耗O₂
的物质的量。Q 增大，意味着每消
耗1 分子O₂，转移的电子数变多。
分析反应路径：
低温路径 (Q 小) ：生成
Li₂O₂ (O₂²⁻)。反应可视为 O₂
+ 2e⁻ → O₂²⁻，每消耗1mol
O₂ 转移2mol 电子。
高温路径 (Q 大)：生成Li₂O
(O²⁻)。反应可视为 O₂ + 4e⁻
→ 2O²⁻，每消耗1mol O₂ 转
移4mol 电子。
逻辑推理：温度升高，Q 增大，说
明反应从主要生成Li₂O₂ 转向主要
生成Li₂O。即正极区发生了 Li₂O₂
→ Li₂O 的转化（在更高温度下，
Li₂O₂ 可以进一步被还原）。选项C
表述为“Li₂O 转化为Li₂O₂”，这个
方向完全反了，这会导致Q 减小。
✘ 错误。
D 选项 (充电连接)：充电时，原电池的
负极（锂电极）变为阴极，需连接电源
负极。这是电化学基础。✔ 正确。
第一题审题核心：准确理解Q 的定义（针对
O₂），并掌握锂-空气电池中，氧气还原的两种
不同路径（2 电子 vs 4 电子）及其与产物
（Li₂O₂ vs Li₂O）、转移电子数的对应关系。温
度通过改变主导反应路径来影响Q 值。
【典例】
【审题】
2．（2022·湖南·高考真题）海水电池在海洋能源领域备受
关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错
误的是
A．海水起电解质溶液作用
B．N 极仅发生的电极反应：
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
【答案】B
【解析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑，
M 极上Li 失去电子发生氧化反应，则M 电极为负
极，电极反应为Li-e-=Li+，N 极为正极，电极反应为
2H2O+2e-=2OH-+H2↑，同时氧气也可以在N 极得电
子，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。
A．海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可
作为电解质溶液，故A 正确；
B．由上述分析可知，N 为正极，电极反应为2H2O+2e-
读题抓关键：
电池为“锂-海水电
池”，海水作为电解质，图示有锂电
极（M）、N 极、玻璃陶瓷层。
分析选项：
A 选项：海水的作
用。海水含电解质，可起电解质溶液
作用，A 正确。
B 选项：N 极反应是
否“仅”为O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻。
解析指出N 极还可发生2H₂O + 2e⁻ →
2OH⁻ + H₂↑，故B 错误。
C 选项：玻璃陶瓷的
功能。解析说明其能传导离子并防
水，防止锂与水反应，C 正确。
D 选项：电池类型。
该电池不可充电，属一次电池，D 正
确。
核心思路：
注意“仅”字的限定
作用，识别正极反应多样性（水与氧
气均可能得电子），避免以偏概全。
=2OH-+H2↑，和反应O2+4e-+2H2O=4OH-，故B 错误；
C．Li 为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止
水和Li 反应，并能传导离子，故C 正确；
D．该电池不可充电，属于一次电池，故D 正确；
答案选B。
1．（2011·福建·高考真题）研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属
锂和钢板为电极材料，以LiOH 为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的
是
A．水既是氧化剂又是溶剂
B．放电时正极上有氢气生成
C．放电时OH-向正极移动
D．总反应为：
【答案】C
【解析】A． 在反应2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑中，水是氧化剂，同时水又是溶剂 ，故A 正确；B． 正
极发生还原反应，所以放电时正极上有氢气生成，故B 正确；C． 阴离子移向负极，放电时OH－向
负极移动，故C 错误；D． Li 与Na 处于同主族，化学性质相似，所以总反应为2Li＋
2H2O===2LiOH＋H2↑，故D 正确。答案选C。
2．（2014·天津·高考真题）已知：锂离子电池的总反应为：LixC+Li1-xCoO2
C+LiCoO2，锂硫电池的总反
应为：2Li+S
Li2S，有关上述两种电池说法正确的是
A．锂离子电池放电时，Li+向负极迁移
B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应
C．理论上两种电池的比能量相同
D．上图表示用锂离子电池给锂硫电池充电
【答案】B
【解析】A．电池放电时，电解质内部Li+向正极移动，A 错误；B．锂硫电池充电时，锂电极发生得电子
反应，为还原反应，B 正确；C．两种电池的变价不同，所以比能量不相同，C 错误；D．充电时正接
正，负接负，所以Li 电极连接C 电极，D 错误；答案选B。
3．（2018·全国III 卷·高考真题）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( )
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—
）O2
【答案】D
【解析】A．放电时，O2与Li+在多孔碳电极处反应，说明电池内，Li+向多孔碳电极移动，因为阳离子移
向正极，所以多孔碳电极为正极，A 错误；B．因为多孔碳电极为正极，外电路电子应该由锂电极流
向多孔碳电极（由负极流向正极），B 错误；C．充电和放电时电池中离子的移动方向应该相反，放
电时，Li+向多孔碳电极移动，充电时向锂电极移动，C 错误；D．根据图示和上述分析，电池的正极
反应是O2与Li+得电子转化为Li2O2-X，电池的负极反应是单质Li 失电子转化为Li+，所以总反应为：
2Li + （1—
）O2 ＝ Li2O2-X，充电的反应与放电的反应相反，所以为Li2O2-X ＝ 2Li +（1—
）
O2，选项D 正确；答案选D。
4．（2017·全国III 卷·高考真题）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）。下列说法错误的是
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，负极材料减重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
【答案】D
【解析】A．原电池工作时，Li+向正极移动，则a 为正极，正极上发生还原反应，随放电的多少可能发生
多种反应，其中可能为2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4，故A 正确；B．原电池工作时，转移0.02mol 电子时，
氧化Li 的物质的量为0.02mol，质量为0.14g，故B 正确；C．石墨能导电，利用石墨烯作电极，可提
高电极a 的导电性，故C 正确；D．电池充电时间越长，转移电子数越多，生成的Li 和S8越多，即电
池中Li2S2的量越少，故D 错误；答案为D。
5．（2007·天津·高考真题）天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的
二氧化钴（LiCoO2），充电时LiCoO2中Li 被氧化，Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）
中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2+C6
CoO2 +LiC6，下列说法正确的是
A．充电时，电池的负极反应为 LiC6-e-=Li+C6
B．放电时，电池的正极反应为 CoO2+Li++e-=LiCoO2
C．羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质
D．锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低
【答案】B
【解析】A．充电时，电池的负极和阴极相连，发生得电子的还原反应，故A 错误；B．放电时，电池的
正极发生得电子的还原反应，CoO2+Li++e﹣=LiCoO2，故B 正确；C．由于单质锂较活泼，易与醇以及
羧酸类物质反应而变质，电解质不能含有醇和羧酸，故C 错误；D．锂离子电池的比能量高，故D 错
误；故选B。
