DaoVerse中文网
《锂离子电池-应用与实践》课程教学大纲 |
|
发布日期：2025-01-04 14:41 点击次数：107 |
《锂离子电池-应用与实践》课程教学大纲 一、课程基本信息英文名称Lithium-ion batteries-application and practice课程代码MDNE1018课程性质专业选修课程授课对象新能源材料与器件学 分2.5学 时54主讲教师曲群婷修订日期2021年8月15日指定教材吴宇平等编著，《锂离子电池-应用与实践》（第二版），化学工业出版社，2012年 二、课程目标（一）总体目标：《锂离子电池-应用与实践》是门专业选修课程，且为学位课程。课程旨在为学生提供一个了解锂离子电池行业的入门介绍，使学生能够对本专业方向形成整体认识，了解锂离子电池的发展、研究领域和主要问题，熟悉专业的知识体系，掌握锂离子电池组装测试的基本技能，为毕业后的学术或科研工作打下必要的专业基础。在专业态度上养成良好的自学和努力意识，培养对锂离子电池领域的热情，并在一定程度上明确和建立今后发展的专业方向，为个人专业的职业发展提供导向。（二）课程目标：作为一门专业选修课程，本课程旨在帮助学生对锂离子电池的基本原理、专业术语、主要研究领域及相应的基本理论及研究方法、电池的组装流程有个全面的框架性理解。要求学生能够掌握锂离子电池的基本原理；熟悉关键材料的加工制备方法；了解关键材料在实际应用的中的优缺点和改性方法；体验电池的组装和测试过程及其实际应用。从而提升学生的专业技术能力，使其产生相应的研究兴趣，为后续科研学习或是社会工作打下基础。课程目标1： 1．1通过锂离子电池发展过程和原理的学习，对锂离子电池的诞生过程形成正确的认识，使其对新能源的发展过程具有一定的认知。 1．2 通过对锂离子电池专业术语的学习，使其能够理解相关专业的词汇。课程目标2：2．1对锂离子电池材料的选择要求进行学习，使学生具有对正、负极材料的综合性能进行评价的能力。2.2 通过对材料测试方法的学习，使学生掌握对材料性能进行评价的基本方法。课程目标3：3．1通过对碳材料包括无定形和石墨化碳材料的储锂性能及机理分类学习，使其对锂离子电池的负极碳材料进行较为全面的认知。3．2通过负极界面SEI的学习，使学生了解界面在锂离子电池中的重要性。课程目标4：4．1对非碳基负极材料包括嵌入型、合金型、转化型等负极材料的学习。4．2充分认识各种负极材料的优缺点。4．3对下一代锂离子电池负极材料的发展方向进行了解。课程目标5：5．1对正极材料、电解液和隔膜的基本分类、组成和性能等方面的学习。5．2对锂离子电池的其他重要组成材料进行全面的了解。5．3能够对市场上正在使用的相关材料进行评价并了解其大致的研发方向 课程目标6：6．1通过对电极的制备和电池组装测试等实验操作，使学生掌握基本的锂离子电池组装工艺和对电池材料的测试方法，使其能够在相关方向的科研工作中具有基本的专业技能。（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 课程目标课程子目标对应课程内容对应毕业要求课程目标11.1锂离子电池的发展和原理毕业要求1-7、11、121.2锂离子电池专业术语毕业要求1-7、11、12课程目标22.1锂离子电池材料的选择毕业要求1-7、11、122.2锂离子电池材料的测试方法毕业要求1-7、11、12课程目标33.1碳负极材料毕业要求1-7、123.2 负极界面SEI毕业要求1-7、12课程目标44．1合金类负极材料毕业要求1-7、124.2嵌入型负极材料毕业要求1-7、124.3 转化型负极材料毕业要求1-7、12课程目标55.1正极材料毕业要求1-7、125.2电解液毕业要求1-7、125.3隔膜毕业要求1-7、12课程目标66.1 电极制备与电池组装测试毕业要求8-10三、教学内容第一章 锂离子电池概述1.教学目标 掌握锂离子电池的工作原理；熟悉电池的发展史；了解锂二次电池和锂离子电池的区别。2.教学重难点锂离子电池的工作原理和充放电过程中正、负极发生的电化学反应，锂离子电池的优势。3.教学内容第一节 电池的发展第二节 高性能电池的参数第三节 锂离子电池的诞生过程和专业术语第四节 锂离子电池的原理及特点第五节 锂离子电池的结构4.教学方法 讲授法，分组讨论法。5.教学评价思考回答下列问题：锂二次电池和锂离子电池的本质区别在哪里？第二章 锂离子电池主要材料的选择要求及其研究方法 1.教学目标 了解锂离子电池正、负极材料以及电解质的选择要求；熟悉锂离子电池主要材料的研究方法。2.教学重难点锂离子电池正、负极材料的特性和选择标准；材料的分析测试方法。3.教学内容第一节 锂离子电池正极材料的选择要求第二节 锂离子电池负极材料的选择要求第三节 电解质的选择要求第四节 锂离子电池材料的一些研究方法4.教学方法 讲授法，自主学习，实验法。5.教学评价思考回答下列问题：粉末类电极材料的关键表征方法有哪些？第三章 碳负极材料1.教学目标 掌握碳负极材料与电解质之间的界面SEI膜的作用；熟悉碳负极材料的改性方法。2.教学重难点SEI膜的形成机理及作用。3.教学内容第一节 碳材料的发展和性能第二节 石墨化碳负极材料第三节 无定形碳材料第四节 碳材料的改性第五节 碳负极材料与电解质之间的界面4.教学方法 讲授法，自主学习法。5.教学评价思考回答下列问题：石墨类负极材料的充放电特性有哪些？碳负极表面的固体电解质相界面是什么？有何功能？第四章 非碳基负极材料1.教学目标 掌握三类非碳基负极材料的储锂反应机制；了解多种非碳基负极材料的制备和改性方法。2.教学重难点非碳基负极材料的反应机制和理论容量计算。3.教学内容第一节 嵌入型负极材料第二节 合金型负极材料第三节 转化型负极材料第四节 其他负极材料4.教学方法 讲授法，分组讨论法。5.教学评价思考回答下列问题：按照反应机制，非碳基负极材料主要分为哪几类？第五章 正极材料、隔膜、电解液1.教学目标 掌握几种商业化正极材料的脱嵌锂反应；了解几种正极材料的制备方法；了解隔膜的组成和加工方法；熟悉电解液的配方。2.教学重难点几种商业化正极材料的类型和反应机理。3.教学内容第一节 正极材料第二节 电解液第三节 隔膜4.教学方法 讲授法，分组讨论法。5.教学评价思考回答下列问题：商用正极材料主要有哪些及其理论储锂容量如何计算?第六章 电极制备与电池组装测试1.教学目标 掌握正、负极极片的制备；掌握纽扣式全电池和半电池的组装；熟悉电池的测试程序。2.教学重难点几种商业化正极材料的类型和反应机理。3.教学内容第一节 电极浆料的制备与涂膜第二节 纽扣电池的组装第三节 电池的测试与数据处理4.教学方法 讲授法，实验法。5.教学评价思考回答下列问题：全电池的正、负极片活性物质质量如何匹配?四、学时分配表2：各章节的具体内容和学时分配表章节章节内容学时分配第一章锂离子电池概述 7第二章锂离子电池主要材料的选择要求及其研究方法 6第三章碳负极材料 7第四章非碳基负极材料 8第五章正极材料、隔膜、电解液 8第六章电极制备与电池组装测试 18五、教学进度表3：教学进度表周次日期章节名称内容提要授课时数作业及要求备注 1-3第一章 锂离子电池概述第一节 电池的发展第二节 高性能电池的参数第三节 锂离子电池的诞生过程和专业术语第四节 锂离子电池的原理及特点第五节 锂离子电池的结构 7作业：完成本章思考题。要求：学会独立查阅锂离子电池方向的中英文文献。 4-5第二章 锂离子电池主要材料的选择要求及其研究方法第一节 锂离子电池正极材料的选择要求第二节 锂离子电池负极材料的选择要求第三节 电解质的选择要求第四节 锂离子电池材料的一些研究方法 6作业：完成本章思考题。要求：对锂离子电池材料能否实用化进行判断。 6-7第三章 碳负极材料第一节 碳材料的发展和性能第二节 石墨化碳负极材料第三节 无定形碳材料第四节 碳材料的改性第五节 碳负极材料与电解质之间的界面 7作业：完成本章思考题。要求：对石墨类碳材料的充放电特性进行描述。 8-10第四章 非碳基负极材料第一节 嵌入型负极材料第二节 合金型负极材料第三节 转化型负极材料第四节 其他负极材料 8作业：完成本章思考题。要求：能够描述几种非碳基负极材料的优缺点。 11-12第五章 正极材料、隔膜、电解液第一节 正极材料第二节 电解液第三节 隔膜 8作业：完成本章思考题。要求：能够列举出几种商用的正极材料并描述其优缺点。 13-18第六章 电极制备与电池组装测试第一节 电极浆料的制备与涂膜第二节 纽扣电池的组装第三节 电池的测试与数据处理 18作业：完成实验报告。要求：掌握电极制备和电池组装的操作过程，能够设置电池操作程序，并进行数据作图。六、教材及参考书目 1． 吴宇平等编著，《锂离子电池-应用与实践》（第二版），化学工业出版社，2012年 2． 黄可龙等编著，《锂离子电池原理与关键技术》，化学工业出版社，2019年七、教学方法 本课程课堂教学以讲授法、师生研讨法、学生自主学习法、实验法为主要的教学活动。 1. 讲授法：围绕课程的核心内容，如锂离子电池基本原理、正负极材料分类、电解质组成等进行讲解。 2. 讨论法：围绕各种正负极材料的优缺点、商业化正负极材料的选择标准、固体电解质相界面的功能等主题组织学生进行讨论。 3．学生自主学习法：在教学过程中引导学生查阅相关文献资料，并进行自主阅读和学习总结。 4. 实验法：通过在实验室进行实际操作，学习锂离子电池电极的制备和电池组装工艺流程。八、考核方式及评定方法（一）课程考核与课程目标的对应关系 表4：课程考核与课程目标的对应关系表课程目标考核要点考核方式课程目标1锂离子电池发展过程和原理；锂离子电池专业术语作业；考试课程目标2锂离子电池材料的选择要求与测试方法作业；考试课程目标3石墨化碳材料的储锂性能及机理；负极界面SEI作业；考试课程目标4非碳基嵌入型、合金型、转化型等负极材料的储锂机理及优缺点作业；考试课程目标5正极材料、电解液的基本分类、组成和性能优缺点作业；考试课程目标6电池组装工艺和测试方法作业；考试（二）评定方法 1．评定方法 平时成绩：30%（考勤与提问、作业），期末考试：70%（闭卷） 2．课程目标的考核占比与达成度分析 表5：课程目标的考核占比与达成度分析表考核占比课程目标平时期末总评达成度课程目标115%分目标达成度={0.3ｘ平时分目标成绩+ +0.7ｘ期末分目标成绩 }/分目标总分课程目标215%课程目标315%课程目标415%课程目标515%课程目标625%%（三）评分标准 课程目标评分标准90-10075-8960-74＜60优良中/合格不合格ABCF课程目标1完全了解锂离子电池的诞生过程，很好地掌握锂离子电池专业术语。较好地了解锂离子电池的诞生过程，较好地掌握锂离子电池专业术语。基本了解锂离子电池的诞生过程，基本掌握锂离子电池专业术语。不了解锂离子电池的诞生过程，没有掌握锂离子电池专业术语。课程目标2能够很好地对正、负极材料的综合性能进行评价，能够高质量地掌握对材料性能进行评价的基本方法。能够较好地对正、负极材料的综合性能进行评价，能够较好地掌握对材料性能进行评价的基本方法。基本能够对正、负极材料的综合性能进行评价，基本能够掌握对材料性能进行评价的基本方法。不能够对正、负极材料的综合性能进行评价，不能够掌握对材料性能进行评价的基本方法。课程目标3能够对锂离子电池的负极碳材料有很全面的认知，完全了解界面在锂离子电池中的重要性。能够对锂离子电池的负极碳材料有较为全面的认知，较好地了解界面在锂离子电池中的重要性。基本能够对锂离子电池的负极碳材料有一定的认知，基本了解界面在锂离子电池中的重要性。能够对锂离子电池的负极碳材料有一定的认知，了解界面在锂离子电池中的重要性。课程目标4充分了解各种非碳基负极材料的优缺点，能够很好地了解下一代锂离子电池负极材料的发展方向。较好地了解各种非碳基负极材料的优缺点，能够较好地了解下一代锂离子电池负极材料的发展方向。基本了解各种非碳基负极材料的优缺点，基本了解下一代锂离子电池负极材料的发展方向。不了解各种非碳基负极材料的优缺点，了解下一代锂离子电池负极材料的发展方向。课程目标5能够全面了解锂离子电池的其他重要组成材料，能够很好地对市场上正在使用的相关材料进行评价。能够较为全面地了解锂离子电池的其他重要组成材料，能够较好地对市场上正在使用的相关材料进行评价。基本能够了解锂离子电池的其他重要组成材料，基本能够对市场上正在使用的相关材料进行评价。不能够了解锂离子电池的其他重要组成材料，能够对市场上正在使用的相关材料进行评价。课程目标6很好地掌握锂离子电池组装工艺和电池材料的测试方法。 较好地掌握锂离子电池组装工艺和电池材料的测试方法。基本掌握锂离子电池组装工艺和电池材料的测试方法。不能够掌握锂离子电池组装工艺和电池材料的测试方法。
|
|
|
|
