《鋰離子電池》課程教學(xué)大綱

《鋰離子電池-應(yīng)用與實(shí)踐》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱鋰離子電池-應(yīng)用與實(shí)踐課程編號課程性質(zhì)選修課課程類別專業(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2/30課內(nèi)學(xué)時30理論授課30上機(jī)學(xué)時0課內(nèi)實(shí)踐0實(shí)驗(yàn)學(xué)時0課外學(xué)時45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)、材料研究與測試方法、電化學(xué)原理后續(xù)課程無二、課程簡介《鋰離子電池材料》課程是新能源材料與器件專業(yè)的一門專業(yè)選修課。本課程旨在幫助學(xué)生對鋰離子電池的基本原理、專業(yè)術(shù)語、主要研究領(lǐng)域及相應(yīng)的基本理論及研究方法、電池的組裝流程有個全面的框架性理解。要求學(xué)生能夠掌握鋰離子電池的基本原理；熟悉關(guān)鍵材料的加工制備方法；了解關(guān)鍵材料在實(shí)際應(yīng)用的中的優(yōu)缺點(diǎn)和改性方法；體驗(yàn)電池的組裝和測試過程及其實(shí)際應(yīng)用。從而提升學(xué)生的專業(yè)技術(shù)能力，使其產(chǎn)生相應(yīng)的研究興趣，為后續(xù)科研學(xué)習(xí)或是社會工作打下基礎(chǔ)。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.認(rèn)識鋰離子電池材料對新能源產(chǎn)業(yè)及社會發(fā)展的重要意義，了解鋰離子電池材料的發(fā)展歷史歷程，學(xué)習(xí)先輩們的科學(xué)和探索精神，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和責(zé)任感；掌握鋰離子電池材料的基本原理及各類常用的鋰離子電池材料相關(guān)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.能夠掌握各類鋰離子電池材料制備及改性過程中的基本理論知識和規(guī)律，利用鋰離子電池材料的基本理論，分析、評價和解決鋰離子電池材料工程制備、使用實(shí)際過程和問題。能夠查閱和利用手冊、文獻(xiàn)、國家標(biāo)準(zhǔn)等資料，為鋰離子電池材料使用過程中的實(shí)際問題尋求和設(shè)計(jì)可靠合理的解決方法和實(shí)施方案，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)操作。課程目標(biāo)3.能夠?qū)囯x子電池材料制備及改性理論用于解決新能源領(lǐng)域中涉及到的材料和環(huán)境問題，通過課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問題和解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(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。（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)1-4：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于分析和解決新能源材料與器件生產(chǎn)和加工過程中的復(fù)雜工程問題。1-工程知識課程目標(biāo)2指標(biāo)點(diǎn)2-3：具能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析新能源材料與器件生產(chǎn)過程中的復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論的能力。2-問題分析課程目標(biāo)3指標(biāo)點(diǎn)7-3：能夠理解和評價針對復(fù)雜新能源材料與器件工程問題的專業(yè)工程實(shí)踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。7-環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展四、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)容第一單元鋰離子電池概述（學(xué)時數(shù)：2學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容（1）電池的發(fā)展史（2）二次電池和鋰離子電池的區(qū)別（3）鋰離子電池的工作原理2.重點(diǎn)和難點(diǎn)鋰離子電池的結(jié)構(gòu)、工作原理和充放電過程中正、負(fù)極發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，鋰離子電池的優(yōu)勢。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)合鋰離子電池材料的典型案例，講述鋰離子電池材料的發(fā)展史，使學(xué)生了解我國鋰離子電池材料的發(fā)展過程，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）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，利用鋰離子電池材料的典型案例，講述鋰離子電池相關(guān)基礎(chǔ)知識，基本名詞、概念、鋰離子電池充放電曲線的測試及解析，使學(xué)生掌握相關(guān)的鋰離子電池基礎(chǔ)知識，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。（3）通過小組合作學(xué)習(xí)，查閱相關(guān)鋰離子電池材料發(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)了解鋰離子電池材料的課程學(xué)習(xí)任務(wù)、目的和主要內(nèi)容，對鋰離子電池材料的發(fā)展歷程及鋰離子電池材料面臨的新挑戰(zhàn)有充分的認(rèn)識與理解，理解并掌握鋰離子電池相關(guān)基本名詞、概念、鋰離子電池充放電曲線的測試及解析的方法。能應(yīng)用知網(wǎng)等文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)查閱催化方面的相關(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.認(rèn)識鋰離子電池材料對新能源產(chǎn)業(yè)及社會發(fā)展的重要意義，了解鋰離子電池材料的發(fā)展歷史歷程，學(xué)習(xí)先輩們的科學(xué)和探索精神，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和責(zé)任感；掌握鋰離子電池材料的基本原理及各類常用的鋰離子電池材料及鋰離子電池材料的相關(guān)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)3.能夠?qū)囯x子電池材料制備及反應(yīng)理論用于解決新能源領(lǐng)域中涉及到的儲能和環(huán)境問題，通過課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問題和解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(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。第二單元鋰離子電池材料（學(xué)時數(shù)：26學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容（1）鋰離子電池主要材料的選擇要求及其研究方法。（2）碳負(fù)極材料（3）非碳基負(fù)極材料（4）正極材料、隔膜、電解液2.重點(diǎn)和難點(diǎn)本單元的教學(xué)重點(diǎn)包括各類鋰離子電池正負(fù)極材料、隔膜、電解液的結(jié)構(gòu)、特性、充放電機(jī)理、制備方法和改性等內(nèi)容。其中，各類鋰離子電池正極材料的結(jié)構(gòu)特性、制備方法和改性等內(nèi)容為教學(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，闡明各類鋰離子電池正負(fù)極材料、隔膜、電解液的結(jié)構(gòu)、特性、充放電機(jī)理、制備方法和改性措施等內(nèi)容，豐富學(xué)生對鋰離子電池正極材料的基本知識結(jié)構(gòu)；（2）通過結(jié)合典型案例講解等各類鋰離子電池正負(fù)極材料、隔膜、電解液的結(jié)構(gòu)特征、制備方法及改性措施，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，學(xué)生應(yīng)對鋰離子電池正負(fù)極、隔膜、電解液等材料的基礎(chǔ)理論有較強(qiáng)的認(rèn)知，對各類鋰離子電池正負(fù)極、隔膜、電解液等材料的結(jié)構(gòu)、特性、充放電機(jī)理、制備方法和改性措施有深刻的理解。依據(jù)其結(jié)構(gòu)、特性、充放電機(jī)理、制備方法和改性措施，理解并掌握其應(yīng)用領(lǐng)域，能夠?qū)ΤＲ姷匿囯x子電池材料問題進(jìn)行分析判斷。材料的微觀結(jié)構(gòu)、特性、充放電機(jī)理、制備方法等最終會對儲鋰性能產(chǎn)生決定性的影響；就整個鋰離子電池正極材料體系而言，只有材料的微觀結(jié)構(gòu)、特性、制備方法等方面的調(diào)控與儲鋰性能結(jié)合起來，相輔相成、協(xié)調(diào)優(yōu)化，才能執(zhí)行正常的功能，體現(xiàn)矛盾的統(tǒng)一性。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。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.掌握鋰離子電池材料的基本原理及各類常用的鋰離子電池材料及鋰離子電池材料的相關(guān)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.能夠掌握鋰離子電池材料制備及加工過程中的基本理論知識和規(guī)律，利用鋰離子電池材料的基本理論，分析、評價和解決鋰離子電池材料工程制備、使用實(shí)際過程和問題。能夠查閱和利用手冊、文獻(xiàn)、國家標(biāo)準(zhǔn)等資料，為鋰離子電池材料使用過程中的實(shí)際問題尋求和設(shè)計(jì)可靠合理的解決方法和實(shí)施方案，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)操作。課程目標(biāo)3.能夠?qū)囯x子電池材料制備及反應(yīng)理論用于解決新能源領(lǐng)域中涉及到的儲能和環(huán)境問題，通過課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問題和解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(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。第三單元電極制備與電池組裝測試（學(xué)時數(shù)：2學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容（1）電極漿料的制備與涂膜；（2）紐扣電池的組裝；（3）電池的測試與數(shù)據(jù)處理；2.重點(diǎn)和難點(diǎn)本單元的教學(xué)重點(diǎn)包括正負(fù)極極片的制備、紐扣式全電池和半電池的組裝、電池的測試程序等內(nèi)容。其中幾種商業(yè)化正極材料的類型和反應(yīng)機(jī)理為教學(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，闡明正負(fù)極極片的制備、紐扣式全電池和半電池的組裝、電池的測試程序等內(nèi)容，豐富學(xué)生對鋰離子電池的基本知識結(jié)構(gòu)，拓寬學(xué)生的知識面；（2）通過結(jié)合典型案例講鋰離子電池的結(jié)構(gòu)特征、制備方法及性能表征，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，學(xué)生應(yīng)對正負(fù)極極片的制備、紐扣式全電池和半電池的組裝、電池的測試程序的基礎(chǔ)理論有較強(qiáng)的認(rèn)知，對鋰離子電池電池的測試與數(shù)據(jù)處理有深刻的理解。依據(jù)其結(jié)構(gòu)、特性、充放電機(jī)理、制備方法和改性措，理解并掌握各類鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域，能夠?qū)ΤＲ姷匿囯x子電池材料問題進(jìn)行分析判斷。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.掌握鋰離子電池材料的基本原理及各類常用的鋰離子電池材料及鋰離子電池材料的相關(guān)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.能夠掌握鋰離子電池制備及加工過程中的基本理論知識和規(guī)律，利用鋰離子電池材料的基本理論，分析、評價和解決鋰離子電池材料工程制備、使用實(shí)際過程和問題。能夠查閱和利用手冊、文獻(xiàn)、國家標(biāo)準(zhǔn)等資料，為鋰離子電池材料使用過程中的實(shí)際問題尋求和設(shè)計(jì)可靠合理的解決方法和實(shí)施方案，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)操作。課程目標(biāo)3.能夠?qū)囯x子電池材料制備及反應(yīng)理論用于解決新能源領(lǐng)域中涉及到的儲能和環(huán)境問題，通過課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問題和解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(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。（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)時安排課內(nèi)課外學(xué)時比例第一單元緒論及鋰離子電池相關(guān)基礎(chǔ)知識講授法、案例教學(xué)課程目標(biāo)1、361:1.5第二單元鋰離子電池材料講授法、案例教學(xué)課程目標(biāo)1、2、3201:1.5第三單元鋰離子電池電極制備與電池組裝測試講授法、案例教學(xué)課程目標(biāo)1、2、3161:1.5合計(jì)30五、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/評價細(xì)則平時成績70%作業(yè)40本門課程5次作業(yè)，每次10分。主要考核內(nèi)容：階段性重點(diǎn)難點(diǎn)作業(yè)評分的具體標(biāo)準(zhǔn)：能按時認(rèn)真完成布置的作業(yè)，書寫工整，答案正確合理（9-10分）；能按時完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫基本工整，答案正確（7.5-8.9分）；能按時完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫基本工整，答案基本合理（6-7.4分）。不能按時完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫潦草，答案不準(zhǔn)確（0-5.9分）。課堂練習(xí)30考核內(nèi)容：各章節(jié)基本知識點(diǎn)，題型主要以選擇填空的形式。及評價細(xì)則：5次課堂練習(xí)，每次6分。課堂表現(xiàn)30課堂表現(xiàn)包括出勤和課堂討論，其中出勤14分，課堂表現(xiàn)16分：缺勤一次扣一分，事假病假扣0.5分，無故缺勤8次以上出勤記0分。原則上設(shè)置不少于8次課堂討論或提問，每參加一次記2分，最高16分。結(jié)課測驗(yàn)30%知識40考核內(nèi)容：學(xué)科動態(tài)、概念、微觀機(jī)理、影響因素考試題型：選擇、判斷、綜合評價細(xì)則：選擇和判斷等客觀題每題1.5分，綜合題主要考察學(xué)生運(yùn)用各類性能的相關(guān)基礎(chǔ)知識，進(jìn)行材料性能設(shè)計(jì)、優(yōu)化的能力，并在設(shè)計(jì)過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識。具體分值根據(jù)題目數(shù)量調(diào)整。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)第一單元鋰離子電池概述1.1電池的發(fā)展1.2高性能電池的參數(shù)1.3鋰離子電池的誕生過程和專業(yè)術(shù)語1.4鋰離子電池的原理及特點(diǎn)1.5鋰離子電池的結(jié)構(gòu)鋰離子電池材料的發(fā)展概況；1.6鋰離子電池相關(guān)基礎(chǔ)知識、充放電曲線的測試及解析。作業(yè)、課堂練習(xí)、結(jié)課測驗(yàn)課程目標(biāo)1、3第二單元鋰離子電池材料2.1鋰離子電池正極材料的選擇要求2.2鋰離子電池負(fù)極材料的選擇要求2.3電解質(zhì)的選擇要求2.4鋰離子電池材料的一些研究方法3.1碳材料的發(fā)展和性能3.2石墨化碳負(fù)極材料3.3無定形碳材料3.4碳材料的改性3.5碳負(fù)極材料與電解質(zhì)之間的界面4.1嵌入型負(fù)極材料4.2合金型負(fù)極材料4.3轉(zhuǎn)化型負(fù)極材料4.4其他負(fù)極材料5.1正極材料5.2電解液5.3隔膜作業(yè)、課堂練習(xí)、課堂討論，結(jié)課測驗(yàn)課程目標(biāo)1、2、3第三單元鋰離子電池電極制備與電池組裝測試6.1電極漿料的制備與涂膜6.2紐扣電池的組裝6.3電池的測試與數(shù)據(jù)處理作業(yè)、課堂練習(xí)、課堂討論、結(jié)課測驗(yàn)課程目標(biāo)1、2、3六、使用教材、相關(guān)推薦書目及課程資源（一）使用教材吳宇平等編著，《鋰離子電池-應(yīng)用與實(shí)踐》（第二版），化學(xué)工業(yè)出版社，2012年；（二）相關(guān)推薦書目1.伊廷鋒、謝穎主編：《鋰離子電池電極材料》，化學(xué)工業(yè)出版社，2019年版；2.義夫正樹主編：《鋰離子電池：科學(xué)與技術(shù)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2016年版；3.黃可龍等編著，《鋰離子電池原理與關(guān)鍵技術(shù)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2019年