《儲能技術(shù)與材料》課程教學(xué)大綱

《儲能技術(shù)與材料》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱儲能技術(shù)與材料課程編號330020125課程性質(zhì)必修課課程類別專業(yè)課開課單位無機(jī)材料教研室授課學(xué)期第六學(xué)期學(xué)分/學(xué)時(shí)2/36課內(nèi)學(xué)時(shí)36理論授課36上機(jī)學(xué)時(shí)0課內(nèi)實(shí)踐0實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)0課外學(xué)時(shí)40適用專業(yè)新能源材料與器件是否雙語否先修課程材料科學(xué)基礎(chǔ)、物理化學(xué)、電化學(xué)原理后續(xù)課程畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）二、課程簡介《儲能技術(shù)與材料》是新能源材料與器件專業(yè)的必修課，為理論性較強(qiáng)的一門課程。本課程對儲熱、電化學(xué)儲能、電磁儲能和機(jī)械儲能等儲能技術(shù)原理及材料知識進(jìn)行理論講授，培養(yǎng)學(xué)生掌握各儲能技術(shù)原理及材料的基本概念、基本理論，具備設(shè)計(jì)和分析儲能技術(shù)在應(yīng)用中常見問題的能力，全面考核學(xué)生對知識的掌握、運(yùn)用、分析問題、解決問題能力,使學(xué)生具備實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)能力。三、課程目標(biāo)及對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐（一）課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：課程目標(biāo)1.對儲能技術(shù)與材料在能源利用過程中的作用和地位以及新能源未來發(fā)展方向有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識，對儲能技術(shù)與材料有整體認(rèn)知，有利于拓寬對能源以及新能源利用的視野，對未來的職業(yè)發(fā)展方向做出合理的規(guī)劃。課程目標(biāo)2.通過課程教學(xué)，系統(tǒng)掌握儲熱、電化學(xué)儲能、機(jī)械儲能、電磁儲能等儲能技術(shù)與材料的基本原理及特點(diǎn)等，提高分析問題和解決問題能力，培養(yǎng)探索精神和創(chuàng)新意識，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。課程目標(biāo)3.使學(xué)生了解我國新能源以及儲能相關(guān)的政策方針，培養(yǎng)學(xué)生的社會主義核心價(jià)值觀，樹立“四個(gè)自信”，增強(qiáng)作為社會主義建設(shè)者的責(zé)任感和使命感，以及愛黨愛國的情懷。（二）課程目標(biāo)對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求課程目標(biāo)1指標(biāo)點(diǎn)6-2：了解新能源材料與器件工程實(shí)踐及解決方案的社會制約因素，能夠合理分析與評價(jià)工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化等方面的影響。6-工程與社會課程目標(biāo)2指標(biāo)點(diǎn)1-4：掌握用于解決復(fù)雜工程問題的新能源材料與器件專業(yè)基礎(chǔ)知識，并能用于新能源材料的制備、表征、器件組裝、性能檢測等，解決新能源材料與器件領(lǐng)域復(fù)雜工程問題。指標(biāo)點(diǎn)2-2：具有應(yīng)用高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、物理和化學(xué)等基本原理對新能源材料與器件領(lǐng)域內(nèi)的復(fù)雜工程問題進(jìn)行分析、數(shù)學(xué)建模的能力。1-工程知識2-問題分析課程目標(biāo)3指標(biāo)點(diǎn)8-2具有正確的世界觀和人生觀。指標(biāo)點(diǎn)12-2掌握良好的學(xué)習(xí)方法，具有一定的探索知識能力。8.職業(yè)規(guī)范12.終身學(xué)習(xí)四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對課程目標(biāo)的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容第一單元緒論（學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容（1）儲能技術(shù)與材料的課程學(xué)習(xí)任務(wù)、目的和主要內(nèi)容。（2）儲能的發(fā)展簡史、儲能學(xué)科需解決的問題以及面臨的新挑戰(zhàn)。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)儲能技術(shù)與材料的種類及其特點(diǎn)、儲能技術(shù)與材料發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的新挑戰(zhàn)。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明本課程的主要研究內(nèi)容。結(jié)合儲能生產(chǎn)、生活案例，講述儲能技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展史，使學(xué)生了解我國悠久古老的古代文化，學(xué)習(xí)先輩們的科學(xué)和探索精神，從而增強(qiáng)了民族自豪感和勇于擔(dān)當(dāng)、振興祖國的責(zé)任感。（2）通過小組合作學(xué)習(xí)，查閱相關(guān)儲能學(xué)科發(fā)展的相關(guān)文獻(xiàn)及案例，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和合作能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果完成本單元學(xué)習(xí)任務(wù)后，學(xué)生應(yīng)了解儲能技術(shù)與材料的課程學(xué)習(xí)任務(wù)、目的和主要內(nèi)容，對儲能技術(shù)與材料的種類及特點(diǎn)、發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的新挑戰(zhàn)有充分的認(rèn)識與理解，能應(yīng)用知網(wǎng)等文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)查閱儲能技術(shù)與材料方面的相關(guān)文獻(xiàn)，并能進(jìn)行整理歸納。5.支撐課程目標(biāo)本單元知識、教學(xué)方式支撐的課程目標(biāo)：課程目標(biāo)1.對儲能技術(shù)與材料在能源利用過程中的作用和地位以及新能源未來發(fā)展方向有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識，對儲能技術(shù)與材料有整體認(rèn)知。有利于拓寬對能源以及新能源利用的視野，對未來的職業(yè)發(fā)展方向做出合理的規(guī)劃。第二單元儲能技術(shù)與材料的種類及其特點(diǎn)等（學(xué)時(shí)數(shù)：24學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容（1）熱交換基本規(guī)律、儲熱技術(shù)的種類及特點(diǎn)。（2）顯熱儲熱、相變潛熱儲熱、化學(xué)反應(yīng)儲熱三大儲熱技術(shù)的原理及材料等。（3）電化學(xué)基礎(chǔ)知識，電化學(xué)儲能技術(shù)分類。（4）鉛酸電池及鎳基堿性二次電池、鋰離子電池等儲能技術(shù)的原理及材料性能等。（3）壓縮空氣儲能、超級電容器、空氣電池、液流電池等新型儲能技術(shù)原理及性能等。（4）儲能控制技術(shù)及系統(tǒng)組成等。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)本單元的教學(xué)重點(diǎn)包括相變儲熱、化學(xué)反應(yīng)儲熱的原理、系統(tǒng)組成、材料種類及性能特點(diǎn)等；鉛酸電池及鎳基堿性二次電池、鋰離子電池等儲能技術(shù)的原理及材料性能等等。其中，相變儲熱技術(shù)原理、鋰離子電池儲能技術(shù)原理等為教學(xué)難點(diǎn)。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明儲熱技術(shù)、電化學(xué)儲能技術(shù)的基礎(chǔ)理論和基本原理，豐富學(xué)生對儲熱技術(shù)特點(diǎn)和電化學(xué)儲能原理的基本知識結(jié)構(gòu)；（2）通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析、應(yīng)用案例等講解相變儲熱技術(shù)、以鋰離子電池為代表的電化學(xué)儲能技術(shù)特點(diǎn)、材料性能特點(diǎn)等，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，加強(qiáng)知識整合，培養(yǎng)學(xué)生的分析歸納能力與反思能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果完成本單元學(xué)習(xí)任務(wù)后，應(yīng)了解儲熱技術(shù)、電化學(xué)儲能技術(shù)的分類及其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用特點(diǎn)等；掌握相變儲熱技術(shù)基本原理、電池結(jié)構(gòu)組成及儲能基本原理、各類電池的設(shè)計(jì)及制造技術(shù)等；掌握材料對儲熱、儲能效果的影響規(guī)律等。唯物辯證法觀點(diǎn)的引入，可增強(qiáng)學(xué)生對課程內(nèi)容的有效理解，還能培養(yǎng)學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀、分析問題解決問題的創(chuàng)新思維。5.支撐課程目標(biāo)本單元知識、教學(xué)方式支撐的課程目標(biāo)：課程目標(biāo)1.掌握儲熱、電化學(xué)儲能二次電池（鉛酸蓄電池、鎳基堿性電池、鋰離子電池）的基本原理及各類常用儲熱技術(shù)、電化學(xué)儲能技術(shù)的專業(yè)知識，融入矛盾的對立統(tǒng)一性、質(zhì)變和量變等辯證唯物主義思想，培養(yǎng)學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀。課程目標(biāo)2.能夠運(yùn)用儲熱、儲能的基本原理，在掌握材料性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上分析對儲熱、儲能效果的影響規(guī)律。學(xué)會各種儲熱系統(tǒng)、二次電池的性能表征、評價(jià)等。學(xué)會儲熱系統(tǒng)、二次電池等的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)等。課程目標(biāo)3.能夠在掌握儲熱、電化學(xué)儲能的基本原理、性能表征評價(jià)過程中，掌握良好的學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)正確的世界觀和人生觀。第三單元新型儲能技術(shù)與材料（學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容（1）超級電容器儲能的基本原理、種類劃分、結(jié)構(gòu)組成、性能特點(diǎn)、材料影響等；（2）空氣電池儲能的基本原理、種類劃分、結(jié)構(gòu)組成、性能特點(diǎn)、材料影響等；（3）液流電池儲能的基本原理、種類劃分、結(jié)構(gòu)組成、性能特點(diǎn)、材料影響等；（4）超導(dǎo)儲能的基本原理、種類劃分、結(jié)構(gòu)組成、性能特點(diǎn)、材料影響等；2.重點(diǎn)和難點(diǎn)本單元的教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)包括超級電容器、空氣電池、液流電池、超導(dǎo)儲能的基本原理、結(jié)構(gòu)組成、性能特點(diǎn)等。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明超級電容器、空氣電池、液流電池、超導(dǎo)等儲能新技術(shù)的原理及性能特點(diǎn)等，拓寬學(xué)生的知識面；（2）通過超級電容器、空氣電池、液流電池、超導(dǎo)等儲能技術(shù)的案例分析，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合，加強(qiáng)學(xué)生的知識融合，培養(yǎng)學(xué)生的反思能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果完成本單元學(xué)習(xí)任務(wù)后，學(xué)生應(yīng)熟悉并掌握超級電容器、空氣電池、液流電池、超導(dǎo)等新型儲能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、基本原理、結(jié)構(gòu)組成、性能特點(diǎn)等。5.支撐課程目標(biāo)本單元知識、教學(xué)方式支撐的課程目標(biāo)：課程目標(biāo)2.能夠掌握用于解決超級電容器、空氣電池、液流電池、超導(dǎo)等復(fù)雜工程問題的專業(yè)基礎(chǔ)知識，并能用于新能源材料的制備、表征、器件組裝、性能檢測等。課程目標(biāo)3.在學(xué)習(xí)專業(yè)知識的過程中，能夠培養(yǎng)正確的世界觀和人生觀；掌握良好的學(xué)習(xí)方法、探索新知的能力。第四單元儲能控制技術(shù)（學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容（1）鋰離子電池管理系統(tǒng)；（2）光伏發(fā)電系統(tǒng)儲能控制技術(shù)2.重點(diǎn)和難點(diǎn)本單元的教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)包括鋰離子電池、光伏發(fā)電儲能系統(tǒng)的管理系統(tǒng)構(gòu)成、控制技術(shù)。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明鋰離子電池、光伏發(fā)電儲能系統(tǒng)的管理系統(tǒng)構(gòu)成、控制技術(shù)，加深學(xué)生對儲能控制技術(shù)的認(rèn)知與理解；（2）通過小組合作學(xué)習(xí)及文獻(xiàn)查閱，拓寬學(xué)生對儲能技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、分析綜合的的能力，發(fā)展學(xué)生的合作能力；（3）通過課堂匯報(bào)，強(qiáng)化知識應(yīng)用意識，發(fā)展學(xué)生的教學(xué)能力和反思能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果完成本單元學(xué)習(xí)任務(wù)后，學(xué)生應(yīng)了解儲能控制技術(shù)的現(xiàn)狀及前景，掌握各種儲能控制技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成及性能特點(diǎn)等。5.支撐課程目標(biāo)本單元知識、教學(xué)方式支撐的課程目標(biāo)：課程目標(biāo)3.在掌握儲能技術(shù)種類及基本原理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步掌握相應(yīng)的儲能控制技術(shù)，從而培養(yǎng)系統(tǒng)的思維，具有正確的世界觀和人生觀，掌握良好的學(xué)習(xí)方法。（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對課程目標(biāo)的支撐課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)安排課內(nèi)課外學(xué)時(shí)比例第一單元緒論講授法課程目標(biāo)121:1.1第二單元各類儲能技術(shù)與材料的原理及特點(diǎn)講授法、案例教學(xué)課程目標(biāo)1、2、3241:1.1第三單元新型儲能技術(shù)與材料的原理及特點(diǎn)講授法、案例教學(xué)課程目標(biāo)281:1.1第四單元儲能控制技術(shù)講授法、課堂匯報(bào)課程目標(biāo)321:1.1合計(jì)36五、課程考核及對課程目標(biāo)的支撐（一）課程考核課程成績構(gòu)成（百分制）課程成績構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標(biāo)分值考核/評價(jià)細(xì)則平時(shí)成績50%作業(yè)（百分制）40本門課程四次作業(yè)，考核內(nèi)容：儲能技術(shù)在新能源發(fā)展中的作用；相變儲熱技術(shù)特點(diǎn)、相變儲熱材料種類及性能特點(diǎn)等；鉛酸蓄電池材料對電池性能影響、電池結(jié)構(gòu)組成；鋰離子電池結(jié)構(gòu)組成、性能特點(diǎn)、生產(chǎn)技術(shù)、性能表征、材料性能影響等；超級電容器、空氣電池等結(jié)構(gòu)組成、性能特點(diǎn)等內(nèi)容。作業(yè)評分的具體標(biāo)準(zhǔn)（作業(yè)正確率等）目標(biāo)分值=0.4*作業(yè)平均成績測驗(yàn)（百分制）40考核內(nèi)容主要包括各類儲能技術(shù)的基本原理、電池的結(jié)構(gòu)組成、材料影響、性能表征等。考試題型包括名詞解釋、判斷和簡答題等，其中，名詞解釋占30%，判斷題占20%，簡答題占50%。目標(biāo)分值=0.4*測驗(yàn)成績課堂表現(xiàn)（百分制）20考核內(nèi)容：其一，課堂上是否與教師互動，是否主動回答問題以及問題回答的正確性；其二，小組合作學(xué)習(xí)、課堂匯報(bào)的表現(xiàn)情況。分別占比50%。目標(biāo)分值=0.2*作業(yè)平均成績期末考試50%知識40考核內(nèi)容：各類儲能技術(shù)的基本原理、電池的結(jié)構(gòu)組成、材料影響、性能表征等?？荚囶}型：填空、名詞解釋、判斷、簡答、分析論述等。評價(jià)細(xì)則：填空占35%、名詞解釋占15%、判斷占10%、簡答占30%、分析論述10%。能力30綜合應(yīng)用20創(chuàng)新10（二）課程考核對課程目標(biāo)的支撐教學(xué)內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標(biāo)第一單元緒論1-1儲能的作用及技術(shù)分類等。作業(yè)、期末考試課程目標(biāo)1第二單元各類儲能技術(shù)與材料的原理及特點(diǎn)2.1熱能資源2.2儲熱技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用2.3儲熱基本原理與概念2.4儲熱基本方式與材料2.5儲熱技術(shù)評價(jià)依據(jù)與經(jīng)濟(jì)性2.6儲熱技術(shù)應(yīng)用與新進(jìn)展3.1相變儲熱材料與相變儲熱技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀3.2相變儲熱技術(shù)3.3相變儲熱材料3.4儲熱換熱裝置和系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)3.5相變儲熱技術(shù)的工程應(yīng)用4冰蓄冷空調(diào)技術(shù)及其應(yīng)用5鉛酸電池5.1發(fā)展5.2基本概念5.3工作原理5.4-5.6鉛酸電池的特點(diǎn)、分類、材料5.7-5.9鉛酸電池的設(shè)計(jì)、制造、測試、應(yīng)用6鎳基二次電池6.1鎳鎘電池6.2鎳氫電池7鋰電池7.1-7.3發(fā)展、基本概念、工作原理7.4-7.6鋰電池的特點(diǎn)、分類、材料7.7-7.9鋰電池的設(shè)計(jì)、制造、測試、安全性作業(yè)，測驗(yàn)，期末考試課程目標(biāo)1、2、3第三單元新型儲能技術(shù)與材料的原理及特點(diǎn)8.1超級電容器8.2空氣電池、8.3液流電池、8.4超導(dǎo)儲能作業(yè)，測驗(yàn)，期末考試課程目標(biāo)1、2、3第四單元儲能控制技術(shù)9.1鋰離子電池管理系統(tǒng)9.2光伏發(fā)電系統(tǒng)儲能控制技術(shù)測驗(yàn)，期末考試，課堂匯報(bào)課程目標(biāo)2、3六、使用教材、相關(guān)推薦書目及課程資源（一）使用教材黃志高編著：《儲能原理與技術(shù)》，北京：中國水利水電出版社，2018.9（二）相關(guān)推薦書目1、梅生偉，李建林，朱建全等編著：《儲能技術(shù)》，機(jī)