2026年中考化学一轮复习教学素材：新能源汽车中的“刀片电池”

**基本信息** 以“刀片电池”真实情境为载体，系统整合物质组成、性质用途及化学计算等核心知识，体现化学观念与科学态度的融合。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |核心材料与性质|（2）（3）（4）|考查元素组成、化合价及物质分类|从磷酸铁锂化学式切入，建立“组成-性质-用途”关联| |工作原理与反应|（1）（6）（10）|涉及能量转化、反应类型及化学式推断|基于锂离子迁移原理，推导化学变化本质与规律| |应用与环保|（9）（12）（13）|聚焦电池优势、垃圾分类及新能源价值|结合实际应用，强化科学态度与可持续发展意识|

【教学素材】 新能源汽车中的“刀片电池” 湖北省石首市文峰初级中学 刘涛（正高级教师） 【知识链接】“刀片电池”（The blade battery）全称刀片形磷酸铁锂电池，是比亚迪推出的新型新能源汽车动力电池产品，采用磷酸铁锂正极材料，电芯呈扁平长条形结构，可跳过模组直接组成电池包。它属于磷酸铁锂电池大类，单体长度可达1米，宽度10厘米，厚度不到2厘米，电池排列封装之后有点像长形刀片一样。这种设计大幅提高了电池包的空间利用率，体积利用率提升了50%以上，使得在同等空间内可以装入更多的电芯，从而显著提升了续航里程。 2020年3月29日，刀片电池首次对外公布，首次搭载于比亚迪汉车型，比亚迪第二代刀片电池是比亚迪公司推出的第二代刀片电池技术，于2026年3月5日发布。 一、核心材料与工作原理 刀片电池的正极材料主要采用磷酸铁锂（LiFePO4）。在充电、放电过程中，锂离子在正极和负极之间可逆地嵌入和脱出，同时铁元素的化合价在＋2价和＋3价之间变化，实现了化学能与电能的相互转化。为了提升性能，通过纳米化技术减小磷酸铁锂颗粒的粒径，增大比表面积，提高锂离子扩散速率；添加适量的石墨烯作为导电剂，也能有效降低内阻，提高电池性能。 二、刀片电池的显著优势 刀片电池的主要优点包括空间利用率高、安全性高、长寿命和长续航等。相比传统电池包采用的“”电芯－电池组－电池包”的层级组装方式，刀片电池省去了中间模组环节，使得电池的空间利用率更高。多层结构和热隔离等安全措施，提高了电池的耐高温性能。 （1）超级安全：刀片电池在被钢针刺穿后，无火无烟，表面温度仅维持在30～60℃，其材料分解温度超过500℃，远高于普通含镍、钴锂电池。还通过重卡碾压测试，表现出极强的结构强度和抗压能力。 （2）超长寿命与环保：磷酸铁锂电池循环寿命长，可满足车辆全生命周期需求。且不含镍、钴等贵金属，原材料成本相对较低，回收处理更加环保。 （3）轻量化与低成本：相比三元锂电池，磷酸铁锂电池密度较低，体现了轻量化设计的优势。同时，由于结构简化和材料成本低，刀片电池包的综合成本降低了20%～30%。 【情景创设】阅读下列科普短文，回答下列问题。 比亚迪的“刀片电池”—磷酸铁锂的奥秘 比亚迪的“刀片电池”在新能源汽车领域备受瞩目，其核心成分是磷酸铁锂（LiFePO4）。这种电池以安全性高、寿命长和能量密度相对较高等优势，为比亚迪汽车性能提供了有力支撑。生产该电池时,在电池材料中添加适量的石墨烯（单层石墨）作导电剂,可以有效提高电池的性能。 磷酸铁锂（LiFePO4）作为正极材料，有着独特的化学结构。充电时，锂离子从磷酸铁锂晶格中脱出，通过电解液和隔膜向负极迁移；放电时，锂离子又从负极脱出，重新嵌入到磷酸铁锂的晶格中。在这个过程中，实现了化学能与电能的相互转化。 为了提升“刀片电池”的性能，比亚迪的科研团队对磷酸铁锂材料进行了诸多改进。例如，通过纳米化技术，使磷酸铁锂颗粒的粒径更小，从而增大了材料的比表面积，提高了锂离子的扩散速率，加快了电池的充放电速度。科研人员还通过研究对比了添加1—SP和2－CNT两种导电剂对纯电动汽车中磷酸铁锂电池使用寿命的影响，结果如图（容量保持率越高，代表电池使用寿命越长）。 （1）“刀片电池”放电时，是将 能转化为电能 （2）磷酸铁锂（LiFePO4）由 种元素组成，其中铁元素的化合价为 。 （3）“刀片电池”采用磷酸铁锂正极材料，具有循环寿命长、安全性能好等优点。下列有关磷酸铁锂（LiFePO4）的说法正确的是 （填字母序号） A．磷酸铁锂属于氧化物 B．磷酸铁锂由锂、铁、磷、氧四种元素组成 C．磷酸铁锂中铁元素的化合价为＋3 D．磷酸铁锂中铁元素的质量分数最大 （4）用石墨作电极，是因为石墨具有优良的 性。 （5）石墨烯和金刚石的物理性质有很大差异，原因是 。 （6）锂与水的反应生成氢氧化锂和氢气，该反应的基本类型为 反应。写出锂离子的符号为 。 （7）对比图中两条曲线得出结论：在实验研究的放电倍率范围内，放电倍率相同时 。 （8）可利用含铁废金属渣制备硫酸亚铁，其反应的化学方程式为 。 （9）相比普通的镍、钴锂电池，刀片电池的优点有 （写一条）。 （10）“刀片电池”中的正极材料之一为磷酸铁锂LiFePO₄。可用磷酸铁（FePO4）、氢氧化锂（LiOH）和草酸（H2C2O4）为原料反应制得。反应原理用化学方程式表示为：2FePO4＋6H2C2O4＋2LiOH ( 一定条件 )2LiFePO4＋7CO2↑＋5CO↑＋7R，则R的化学式为 。 （11）刀片电池是一种磷酸铁锂电池，主要用于电动汽车和储能系统。下列关于刀片电池的说法错误的有 （填字母序号）。 A．“刀片电池”具有安全性高、寿命长、能量密度较低的特点 B．“刀片电池”充电时锂离子通过电解液和隔膜从负极向正极迁移 C．通过纳米化技术使磷酸铁锂颗粒粒径变小，加快了电池充放电速度 （12）垃圾分类是对垃圾收集、处置传统方式的改革，是对垃圾进行有效处置的一种科学管理方法。废旧电池属于 （填字母序号） A．可回收物 B．有害垃圾 C．厨余垃圾 D．其他垃圾 （13）相对于传统燃油车，新能源电动汽车所具有的优点是 （写一点即可）。 参考答案 （1）化学； （2）4；＋2； （3）B； （4）导电； （5）碳原子的排列方式不同； （6）置换；Li＋； （7）添加2－CNT的电池容量保持率比添加1－SP的电池容量保持率高，即添加2－CNT的电池使用寿命更长； （8）Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu； （9）寿命长（或成本低或不含镍、钴等贵金属，回收处理更环保等）； （10）H2O； （11）B； （12）B； （13）新能源汽车零排放，不产生尾气污染，能有效减少空气污染；新能源汽车的电机能量转换效率高，加速快，驾驶体验更畅快；新能源汽车的维护成本较低，因为它们没有复杂的发动机系统，减少了零部件的磨损和维修费用；新能源汽车使用电能作为动力源，相比传统燃油车更节能高效。 学科网（北京）股份有限公司 $