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课件网) 微项目 改进手机电池中的离子导体材料 第 章 有机合成及其应用 合成高分子化合物 ———有机合成在新型材料研发中的应用 3 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。 学习目标 一、设计手机新型电池中离子导体材料的结构 二、合成离子导体材料中有机溶剂的单体 目 录 CONTENTS 课堂达标训练 一、设计手机新型电池中离子导体材料的结构 对点训练 1.传统锂离子电池的优缺点 (1)锂离子电池的优点 工作电压 、体积 、质量 、能量高、无污染、循环寿命长等。 (2)锂离子电池的缺点 由于传统锂离子电池中所用的离子导体多为液态,易发生 、爆炸等危险,安全性 。 高 小 轻 泄露 低 2.锂离子电池的工作原理及其有机溶剂的作用 电池组成 工作原理 有机溶剂的作用 负极:石墨 正极:过渡金属氧化物 离子导体:溶解有锂盐的有机溶剂 放电时:Li+从负极移向正极; 充电时:Li+从正极移向负极 溶解锂盐,起到传导锂离子的作用 3.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 (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 4.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,酯基提高有机溶剂对锂盐的溶解性,醚键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.碳酸亚乙烯酯可用作一种锂离子电池的新型有机成膜添加剂,一种合成方法如下: 下列说法错误的是( ) A.①→②和②→③都属于加成反应 B.①与乙醛互为同分异构体 C.④的分子式为C3H2O3 D.①能与酸性KMnO4溶液反应 A 解析 ①发生加成反应生成②,②发生取代反应生成③,③发生消去反应生成④,故A错误;分子式相同、结构不同的有机物互为同分异构体,①与乙醛分子式相同结构不同,二者互为同分异构体,故B正确;根据结构简式确定④的分子式为C3H2O3,故C正确;环氧乙烷能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色,故D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: A 二、合成离子导体材料中有机溶剂的单体 对点训练 1.利用乙烯和丙烯为原料合成二缩三乙二醇二丙烯酸酯 (1)制备二缩三乙二醇的合成路线 2.丙烯酸丁酯的合成路线 3.最佳合成路线的选择和优化原则 (1)符合化学原理:合成路线的设计正确,反应能进行。 (2)绿色化学原则:原子经济性,试剂与催化剂的无公害性。 (3)安全性原则:操作安全。 3.磺化聚苯醚(SPPO)质子交换膜在燃料电池领域有广阔的应用前景。合成聚苯醚(PPO)并将其改性制备SPPO的路线如下: B 4.碳酸二甲酯(简称DMC)是一种绿色化学品,可用于锂离子电池的电解质溶剂。一定条件下,合成DMC的一种方法如图所示: 二氧化碳 取代反应 课堂达标训练 下列有关该锂离子电池中离子导体中有机溶剂的说法错误的是( ) A.碳酸甲乙酯中含有的官能团为酯基 B.碳酸甲乙酯中碳原子有两种杂化方式:sp2杂化和sp3杂化 C.碳酸甲乙酯在酸性条件下能发生水解反应,生成两种物质 D.碳酸甲乙酯中含有极性键和非极性键 解析 碳酸甲乙酯在酸性条件下水解生成甲醇、乙醇和碳酸,C项错误。 C 2.下列物质是常见的锂离子电池的有机溶剂,有关说法不正确的是( ) A.四种物质的共同点是含有酯基或醚键 B.醚键 ... ...
