第3章 微项目 改进手机电池中的离子导体材料-【步步高】2023-2024学年高二化学选择性必修3（鲁科版2019，鲁琼）

微项目　改进手机电池中的离子导体材料

  ——有机合成在新型材料研发中的应用

[核心素养发展目标]　1.通过设计手机新型电池中的离子导体材料，将研究材料性能问题转化为研究有机化合物的性质问题，聚焦有机化合物的功能基团，设计高分子化合物的分子结构，建立从化学视角分析、解决材料问题的思路和方法。2.合理应用逆推法和正推法设计有机材料的合成路线，并通过合成路线的选择和评价活动，体会官能团保护、“绿色化学”等思想。

一、设计手机新型电池中离子导体材料的结构

1．锂离子电池的工作原理及其有机溶剂的作用

 

2.传统锂离子电池的离子导体材料

(1)传统锂离子电池的离子导体材料的组成

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(2)传统锂离子电池中组成离子导体的几种常见碳酸酯类溶剂

 

3.设计离子导体中有机溶剂的结构

(1)设计离子导体中新型的有机溶剂的思路

溶剂需同时具备溶解并传导锂离子两种性能，酯基的存在能够很好地提高有机溶剂对锂盐的溶解性，醚键的存在能提高锂离子传导效果，有机高分子性能稳定且为固态，满足安全性要求。

(2)科学家对离子导体中有机溶剂合成的设计

1．下列对于锂离子电池所用材料分类不正确的是(　　)

 

答案　B

解析　LiCoO2属于无机物，A项正确；碳为单质，是无机物，B项错误；碳酸丙烯酯的结构是，属于酯类，C项正确；聚烯烃是由烯烃通过加聚反应得到的高分子化合物，D项正确。

2．现在广泛使用的锂离子电池有多种类型。某可充电钴酸锂电池的工作原理如图所示：

(1)该电池放电时，其中一极的电极反应式是LixC6－xe－===6C＋xLi＋，则该极应为图中的________(填“A”或“B”)。

(2)碳酸乙烯酯(EC)常用作电解液的溶剂，其结构为，熔点为35 ℃，可燃，可由二氧化碳和有机物X在一定条件下合成。X与乙醛互为同分异构体，核磁共振氢谱显示只有一组峰。

写出合成EC的化学方程式：_______________________________________________。

答案　(1)A　(2)＋CO2

解析　(1)题中给出的电极反应为失电子的氧化反应，即为负极上发生的电极反应，原电池装置中，阳离子从负极移向正极，故图中的A为负极。(2)结合目标产物的结构特点及反应物X与乙醛互为同分异构体，X分子中只有1种化学环境的氢原子可知，X为环氧乙烷，则合成EC的化学方程式是＋CO2。

二、合成离子导体材料中有机溶剂的单体

1．设计二缩三乙二醇的合成路线，画出流程图：

。

2．用逆推法分析合成丙烯酸丁酯的原料并设计合成路线

示例1

参考合成路线：

示例2

参考合成路线：