《新能源材料》課程教學(xué)大綱

1、新能源材料Advanced Energy Materials一、課程基本情況課程類(lèi)別：專(zhuān)業(yè)任選課課程學(xué)分：2 學(xué)分課程總學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)，其中講課：32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)（含上機(jī)）：0學(xué)時(shí)，課外0學(xué)時(shí)課程性質(zhì)：選修開(kāi)課學(xué)期：第6學(xué)期先修課程：理論物理、材料工程基礎(chǔ)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料化學(xué)、物理化學(xué) 適用專(zhuān)業(yè)：材料物理教 材：朱繼平，新能源材料技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社，2015。開(kāi)課單位：物理與光電工程學(xué)院材料物理系二、課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)新能源材料是材料物理專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)方向選修課程。本課程介紹新能源材料的基礎(chǔ)與應(yīng)用方面的基礎(chǔ)知識(shí)，內(nèi)容豐富，涵蓋面廣，涉及當(dāng)前新能源材料與新能源技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題與熱點(diǎn)問(wèn)題，包

2、括鋰離子電池材料、超級(jí)電容器、燃料電池材料、太陽(yáng)能電池材料等領(lǐng)域。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解新能源材料領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)和前沿動(dòng)態(tài)，初步掌握新能源材料工程基礎(chǔ)知識(shí)、原理和技術(shù)，具有初步的功能材料研究和設(shè)計(jì)能力，重點(diǎn)要求對(duì)上述材料的工作原理、材料組成、制備方法、發(fā)展趨勢(shì)等方面進(jìn)行掌握。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解新能源材料的基本類(lèi)型和特點(diǎn)，為將來(lái)學(xué)生進(jìn)行新材料的利用與開(kāi)發(fā)奠定理論基礎(chǔ)，同時(shí)也為以后從事新能源領(lǐng)域的相關(guān)研究及進(jìn)行新能源技術(shù)與工程方面的工作提供理論指導(dǎo)及必備的工程基礎(chǔ)知識(shí)。三、教學(xué)內(nèi)容和要求第1章 緒論（2學(xué)時(shí)）（1）了解新能源概念、種類(lèi)及特點(diǎn)（2）理解新能源材料的應(yīng)用現(xiàn)狀及新能源材料

3、學(xué)科的任務(wù)和面臨的課題（3）掌握新能源材料的基礎(chǔ)及主要的研究?jī)?nèi)容重點(diǎn)：新材料與新能源材料的概念、種類(lèi)及基礎(chǔ)。難點(diǎn)：新能源材料的主要研究?jī)?nèi)容。第2章 鋰離子電池材料 （8學(xué)時(shí)）2.1 鋰離子電池概述（4學(xué)時(shí)） （1）掌握鋰離子電池工作原理（1學(xué)時(shí)） （2）了解鋰離子電池的組成及其優(yōu)缺點(diǎn) （1學(xué)時(shí)）（3）掌握鋰離子電池的設(shè)計(jì)及組裝 （1學(xué)時(shí)）（4）理解鋰離子電池對(duì)正、負(fù)極材料的要求 （1學(xué)時(shí)）重點(diǎn)：鋰離子電池工作原理及對(duì)正、負(fù)極材料的要求。難點(diǎn)：鋰離子電池工作原理。2.2 正極材料（1學(xué)時(shí)）（1）了解正極材料研究進(jìn)展（2）理解幾種常見(jiàn)的正極材（3）掌握正極材料的工作原理重點(diǎn)：正極材料的工作原理。難

4、點(diǎn)：正極材料的工作原理。2.3 負(fù)極材料（1學(xué)時(shí)） （1）了解碳及MCMB系負(fù)極材料 （2）了解鈦酸鋰負(fù)極材料 （3）理解氧化物負(fù)極材料 （4）掌握新型合金負(fù)極材料 （5）了解其他類(lèi)型的負(fù)極材料 重點(diǎn)：負(fù)極材料的工作原理。難點(diǎn)：負(fù)極材料的工作原理。2.4 隔膜材料（1學(xué)時(shí)）（1）了解減少電池內(nèi)部短路的技術(shù)路線(xiàn) （2）理解隔膜熱關(guān)閉性能 （3）掌握制備隔膜的材料及隔膜的制備 重點(diǎn)：隔膜的材料及隔膜的制備。 難點(diǎn)：隔膜的熱關(guān)閉性能。2.5 電解質(zhì)材料 （1學(xué)時(shí)）（1）掌握有機(jī)電解質(zhì)材料 （2）理解 聚合物電解質(zhì)材料 （3）了解無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)材料 重點(diǎn)：電解質(zhì)材料的制備及分類(lèi)。 難點(diǎn)：不同類(lèi)型電解質(zhì)

5、的特點(diǎn)。第3章 太陽(yáng)能電池材料 （6學(xué)時(shí)）3.1 太陽(yáng)能電池概述 （1.5學(xué)時(shí)）（1）了解太陽(yáng)能電池、全球光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況 （2）掌握太陽(yáng)能電池的分類(lèi) （3）理解太陽(yáng)能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn) 重點(diǎn)：太陽(yáng)能電池的分類(lèi)。 難點(diǎn)：太陽(yáng)能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)。3.2 太陽(yáng)能電池的工作原理（1.5學(xué)時(shí)） （1）了解半導(dǎo)體材料的發(fā)展（2）理解光伏效應(yīng) （3）掌握太陽(yáng)能電池工作原理 重點(diǎn)：太陽(yáng)能電池工作原理。 難點(diǎn)：光伏效應(yīng)。3.3 太陽(yáng)能電池的特性參數(shù)（1學(xué)時(shí)）（1）掌握標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件 （2）了解并理解太陽(yáng)能電池的表征參數(shù)及等效電路 重點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件。 難點(diǎn)：太陽(yáng)能電池的表征參數(shù)及等效電路。3.4 幾種典型太陽(yáng)能電池及其材

6、料 （2學(xué)時(shí)）（1）掌握晶體硅材料及晶體硅太陽(yáng)能電池 （2）了解非晶硅太陽(yáng)能電池、銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池（3）理解染料敏化太陽(yáng)能電池 重點(diǎn)：晶體硅材料及晶體硅太陽(yáng)能電池。 難點(diǎn)：非晶硅太陽(yáng)能電池、銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池。第4章 燃料電池材料 （6學(xué)時(shí)）4.1 燃料電池概述 （2學(xué)時(shí)）（1）掌握燃料電池工作原理 （2）理解燃料電池的分類(lèi)及燃料電池的系統(tǒng)組成 （3）了解燃料電池技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 重點(diǎn)：燃料電池的工作原理及燃料電池系統(tǒng)組成。 難點(diǎn)：燃料電池的系統(tǒng)組成。4.2 質(zhì)子交換膜型燃料電池材料 （2學(xué)時(shí)）（1）掌握電催化劑的制備及工作原理 （2）理解多孔氣體擴(kuò)散電極及其

7、制備方法 （3）了解質(zhì)子交換膜、雙極板材料與流場(chǎng) 重點(diǎn)：多孔氣體擴(kuò)散電極及其制備方法。難點(diǎn)：電催化劑的制備及工作原理。4.3 其它燃料電池材料 （2學(xué)時(shí)）（1）了解堿性燃料電池、磷酸鹽燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池（2）理解固體氧化物燃料電池材料（3）掌握直接甲醇燃料電池材料基礎(chǔ)與應(yīng)用重點(diǎn)：各種燃料電池材料的基礎(chǔ)與應(yīng)用，包括電極材料、電解質(zhì)、電池隔膜。難點(diǎn)：直接甲醇燃料電池材料基礎(chǔ)與應(yīng)用。第5章 新能源材料與器件（2學(xué)時(shí)）（1）了解超級(jí)電容器的發(fā)展現(xiàn)狀（2）掌握贗電容器的工作原理及常見(jiàn)電極材料種類(lèi)（3）理解雙層電容器的工作原理及常見(jiàn)電極材料種類(lèi)重點(diǎn)：贗電容及雙層電容器的工作原理及電極材料種類(lèi)。難

8、點(diǎn)：贗電容器的工作原理。第6章 生物質(zhì)能材料（3學(xué)時(shí)） （1）了解生物質(zhì)能的特點(diǎn)、分類(lèi)、開(kāi)發(fā)利用的現(xiàn)狀和前景（2）理解生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)：物理轉(zhuǎn)化技術(shù)、化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)、生物轉(zhuǎn)化技術(shù)等 （3）了解生物柴油、生物質(zhì)制氫 、 生物燃料乙醇、航空生物燃料等技術(shù) （4）掌握生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)：生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電、生物質(zhì)氣化發(fā)電、沼氣發(fā)電、以及生物質(zhì)燃料電池 重點(diǎn)：生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化技術(shù)。難點(diǎn)：生物質(zhì)的發(fā)電技術(shù)。第7章 核能材料概述 （2學(xué)時(shí)）（1）了解核能的特點(diǎn)、分類(lèi)、利用的現(xiàn)狀與前景 （2）掌握裂變?cè)砗土炎兎磻?yīng)堆材料分類(lèi)與特征（3）掌握聚變?cè)砼c托卡馬克裝置，及聚變堆主要材料與特征（4）理解核能材料的輻照效應(yīng)重點(diǎn)：裂變?cè)砗土炎兎磻?yīng)堆材料分類(lèi)與特征以及聚變?cè)砼c和聚變堆主要材料與特征。難點(diǎn)：核能材料的輻照效應(yīng)。第8章 其他新能源材料及新能源材料的應(yīng)用熱點(diǎn)（3學(xué)時(shí)）（1）了解風(fēng)能及材料基礎(chǔ)（2）了解可燃冰及煤層氣材料基礎(chǔ)（3）氫能的存儲(chǔ)與利用（4）掌握新能源汽車(chē)應(yīng)用發(fā)展及現(xiàn)狀（5）理解新能源建筑的發(fā)展現(xiàn)狀重點(diǎn)：新能源汽車(chē)種類(lèi)及發(fā)展現(xiàn)狀，以及氫能的存儲(chǔ)與利用。難點(diǎn)：可燃冰及煤層氣材料的基礎(chǔ)及應(yīng)用于能源領(lǐng)域的原理。四、課程考核（1）作業(yè)等：作業(yè)：8次；（2）考核方式：（閉卷考試）（3）總評(píng)成績(jī)計(jì)算方式：（平時(shí)成績(jī)占30%，包括學(xué)習(xí)紀(jì)律和作業(yè)完成情況，以及學(xué)習(xí)過(guò)程中的課堂討論、