1) а) Литий – один из самых легких элементов, поэтому запасенная таким образом энергия в расчете на массу материала будет больше, чем в случае использования более тяжелых элементов.

б) Катион лития – один из самых маленьких катионов, следовательно, он легко может внедряться в полости и пустоты в разнообразных каркасных и слоистых структурах.

в) Малый размер катиона лития обусловливает также его высокий коэффициент диффузии, то есть способность к быстрому перемещению внутри электродного материала и в растворе электролита.

2) При зарядке аккумулятора под действием внешнего тока полуреакции (1) и (2) идут в прямом направлении, при разрядке эти процессы самопроизвольно протекают в обратном. Так как при разрядке ионы лития самопроизвольно движутся от анода к катоду через электролит, то для сохранения электронейтральности системы в том же направлении должны двигаться и электроны во внешней цепи, то есть возникает электрический ток.

3) По-видимому, взрывоопасность таких устройств была связана с тем, что при зарядке аккумулятора на катоде могло происходить образование оксида CoO₂. Так как соединения кобальта (+4) – сильнейшие окислители, а катод соприкасается с электролитом, в состав которого входят горючие органические компоненты, можно предположить, что в этом случае возможна спонтанная бурная окислительно-восстановительная реакция, что и приводило к внезапному взрыву. Поскольку железо (+3) намного более слабый окислитель, чем кобальт (+4), вероятность неконтролируемого окислительно-восстановительного процесса с участием электролита намного меньше, особенно если аккумулятор сделан на специальном промышленном производстве, а не в подпольном китайском цехе.

4) 1 моль LiFePO₄весит 157.8 г/моль и может запасти 96500 Кл/моль электричества. Учитывая, что 1 Кл = 1 А´с или 1000 мА/3600 1/ч = 0.278 мА´ч, получим С = 96500 Кл/моль / 157.8 г/моль = 611.5 Кл/г = 170 мА´ч/ г

5) Очевидно, что чем меньше частицы, из которых состоит электродный материал, тем больше площадь поверхности соприкосновения электрода с раствором электролита, тем больше ионов лития могут одновременно мигрировать из раствора электролита в материал электрода и наоборот. Однако, если электрод будет состоять из отдельных частиц атомного размера, то в этом случае он не будет иметь регулярную кристаллическую структуру с полостями и каналами, куда могут внедряться ионы лития, а будет просто аморфным телом. Поэтому наноматериалы в этом плане являются уникальными и идеальными для этих целей материалами – они обладают большой площадью поверхности и в то же время сохраняют кристаллическую структуру соответствующей фазы.

6) Обычно исходят из твердых карбоната лития, дигидрофосфата аммония и оксалата железа II (точнее, его дигидрата). Синтез проводят при нагревании в токе инертного газа (иначе произойдет окисление железа) по уравнению:

Li₂CO₃+ 2NH₄H₂PO₄ + 2(FeC₂O₄´2H₂O) = 2LiFePO₄ + 3CO₂­ + 2CO­ + 2NH₃­ + 7H₂O­

Для того, чтобы при синтезе не происходила агрегация наночастиц, в реакционную смесь добавляется какой-либо посторонний компонент. Так как еще одной важной задачей является повышение электропроводности материала, в качестве постороннего компонента выступает сажа или какие-либо органические вещества (глюкоза, крахмал, полиэтиленгликоль и т.д.). Органический компонент не дает возможность наночастицам слипаться, а при выгорании в инертной атмосфере образует сажу, обволакивающую наночастицы и повышающую тем самым электропроводность материала. Таким образом, регулируя вид и количество органического компонента, можно получить наночастицы определенного размера и формы. Еще одним способом варьирования формы наночастиц LiFePO₄ является введение неорганических добавок, например, оксидов переходных металлов. Будучи добавленными даже в небольших количествах, такие оксиды существенно влияют на фазообразование в системе, вызывая формирование наночастиц различной формы.

7) Исходя из условия задачи, экспериментальная емкость материала составляет 170х0.95 = 161.5 мА ч/г = 581 Кл/г. Тогда общая энергия, необходимая для работы ноутбука, равна 581 Кл/г х 3000 г х 3.5 В = 6100500 Дж. Полезная теплота сгорания дров составляет 10⁶ Дж/кг х 0.25 = 250000 Дж/кг. Тогда масса дров равна 6100500 Дж / 250000 Дж/кг = 24.4 кг.