《微项目3_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》参考课件.ppt

;[项目基础]

(1)明确锂离子电池的优点：工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无污染、循环寿命长等。明确锂离子电池的缺点：锂离子电池中所用的离子导体多为液态，易发生泄露、爆炸等危险，安全性低。

(2)原电池正、负极的判断方法，电解质溶液中锂离子的移动方向，原电池的构成条件。电解池中锂离子的移动方向。

(3)能应用逆推法和正推法设计有机材料的合成路线，能利用官能团保护、“绿色化学”等思想选择正确的合成路线和并能正确评价合成路线。;[项目活动]

1．设计手机新型电池中离子导体材料的结构

(1)根据图示明确某种锂离子电池的工作原理。(见教材P146);(2)尝试思考问题

为使锂离子电池正常工作，同时避免有机溶剂为液态时所带来的安全隐患，理想的离子导体材料中中的有机溶剂应该具备那些基本性能？

(3)阅读资料卡片，并思考交流：讨论满足上述性能要求的有机溶剂的结构特点，写出相应的有机化合物的结构简式。

[资料1]传统锂离子电池中一般使用LiClO4、LiPF6、LiBF4等锂盐作为电解质，其在酯类溶剂中有较好的溶解性。依据溶解性的要求，通常使用碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酶(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)中的一种或几种含酯基的混合物作为有机溶剂。;[资料2]醚键的化学和电化学性质稳定，它能通过醚氧原子与锂离子之间不断地结合、分离而实现离子传导。例如，分子中有—CH2CH2O—、—CH2CH2OCH2CH2O—、—CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2O—、等醚键结构单元的有机化合物，对锂盐均能起到良好的离子导体的作用。

(4)讨论结果

①酯基的存在能够很好地提高有机溶剂对锂盐的溶解性，醚键的存在对锂离子传导具有很好的效果。

②考虑安全性问题。有机溶剂应该性能稳定且为固态，具有交联结构的高分子是能够满足这一要求的理想材料。

结论：新型的有机溶剂应该是一种结构单元中有酯基、醚键的高分子。;(5)锂离子导电材料的改进

以二缩三乙二醇二丙烯酸酯与丙烯酸丁酯的共物做有机溶剂基体，通过与锂盐复合可以形成良好的聚合物离子导体材料。;(2)利用已有的有机合成知识及“资料卡片”所提供的反应信息，以乙烯或丙烯为基础原料(其他无机试剂任选)，设计二缩三乙二醇二丙烯酸酯或丙烯酸丁酯的合成路线，画出流程图，并进行小组间的展示和交流，阐述设计思路。

(3)请对各组设计的不同合成路线方案进行分析评价，并梳理分析评价的角度。;[问题讨论]

1．根据资料卡片提供的反应信息，如何制取二缩三乙二醇？;2．利用环氧乙烷与水开环反应制取乙二醇的好处有哪些？

提示利用环氧乙烷与水开环反应的方式，能够更好地控制乙二醇的聚合程度，获得更高产率的二缩三乙二醇的目标化合物。

3.在选择和优化最佳合成路线时，应从哪些角度考虑？

提示是否符合化学原理，增强绿色合成的意识，关注合成操作的安全性、原子经济性、试剂与催化剂的无公害性；工业上还得更多地考虑社会、经济、环境、科技的共同作用和综合影响。;下列选项正确的是()

A．①② B．④⑤

C．①③ D．③④

答案A;退出