《電池及化學(xué)儲能原理》(1)課程教學(xué)大綱

《電池及化學(xué)儲能原理》教學(xué)大綱課程名稱：電池及化學(xué)儲能原理課程類別（必修/選修）：專業(yè)選修課程英文名稱：Principleofbatteryandchemicalenergystorage總學(xué)時/周學(xué)時/學(xué)分：32/3/2.0其中實驗/實踐學(xué)時：0先修課程：有機化學(xué)、無機化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)后續(xù)課程支撐：功能高分子材料、光催化材料前沿、綠色化工與清潔生產(chǎn)授課時間：1-8周，周五下午5-8節(jié)授課地點：6E207開課學(xué)院：化學(xué)工程與能源技術(shù)學(xué)院答疑時間、地點與方式：1.課堂：每次上課的課前、課間和課后進(jìn)行答疑；2.課外：可直接到機電樓12L302辦公室、12L403實驗室進(jìn)行答疑；3.線上：建立微信課程群，QQ課程群，實施線上答疑。課程考核方式：開卷（）閉卷（）課程論文（√）其它（）使用教材：《電池及化學(xué)儲能原理》，講義教學(xué)參考資料：（1）《電化學(xué)儲能材料與原理》，張會剛，科學(xué)出版社，2020年6月（2）《電化學(xué)測量方法》，賈掙，化學(xué)工業(yè)出版社，2006年7月（3）《電化學(xué)基礎(chǔ)教程》，高鵬，化學(xué)工業(yè)出版社，2019年1月課程簡介：本課程是在校企聯(lián)合培養(yǎng)模式下，結(jié)合鋰電產(chǎn)業(yè)實際需求催生出來的一門基礎(chǔ)理論課程，屬于儲能技術(shù)的先行課程，介紹了電化學(xué)基礎(chǔ)原理及鋰電基礎(chǔ)知識。全書主要包括電池化學(xué)、化學(xué)儲能原理、電化學(xué)測量技術(shù)、化學(xué)儲能技術(shù)等四大部分內(nèi)容。其中電池化學(xué)及儲能原理部分重點敘述較為成熟的基礎(chǔ)理論知識，包括電池化學(xué)所涉及的熱力學(xué)基礎(chǔ)，電極/溶液界面的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、電極動力學(xué)過程；電化學(xué)測量技術(shù)重點介紹了目前實際鋰電行業(yè)常用的測量技術(shù)及分析方法；化學(xué)儲能技術(shù)部分包含了不同類型儲能技術(shù)的基本原理及應(yīng)用現(xiàn)狀。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生利用電化學(xué)理論解決實際復(fù)雜電化學(xué)問題的基本思路和方法，為高素質(zhì)復(fù)合型工科人才的培養(yǎng)奠定了理論基礎(chǔ)。課程教學(xué)目標(biāo)及對畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐課程教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點畢業(yè)要求目標(biāo)1：了解電池化學(xué)基本單元，基本概念、掌握電化學(xué)原理對經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展和環(huán)境的影響，理解學(xué)生應(yīng)具備職業(yè)及倫理規(guī)范2-1能夠?qū)⒆匀豢茖W(xué)的基本概念運用于復(fù)雜工程問題的適當(dāng)表述2能夠運用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和化學(xué)學(xué)科等領(lǐng)域的基本原理，識別和表達(dá)化學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的工程與設(shè)計問題，并通過文獻(xiàn)研究分析以獲得有效結(jié)論目標(biāo)2：結(jié)合實際企業(yè)工程問題，能夠進(jìn)行團(tuán)隊分工，查閱文獻(xiàn)，運用電化學(xué)測量技術(shù)，提出解決方案和分析方法，體現(xiàn)工程思維及創(chuàng)新思維4-1能夠理解相關(guān)化學(xué)原理，采用科學(xué)方法對化學(xué)工程實踐中的問題進(jìn)行研究4能夠采用科學(xué)方法對化學(xué)領(lǐng)域工程問題進(jìn)行研究和分析，包括設(shè)計實驗、處理與解釋數(shù)據(jù)得到合理有效的結(jié)論目標(biāo)3：理解和掌握最新的儲能技術(shù)，運用工程思維解決電化學(xué)生產(chǎn)中的實際問題，并能針對項目問題夠進(jìn)行失效模式分析6-2在化學(xué)實驗設(shè)計中具備綜合考慮多種制約因素的意識，能夠合理分析和評價工程實踐與相關(guān)因素間的關(guān)系6能夠基于化學(xué)相關(guān)背景知識進(jìn)行合理分析，評價應(yīng)用化學(xué)實踐和相關(guān)工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律法規(guī)以及工程倫理的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的社會責(zé)任理論教學(xué)進(jìn)程表周次教學(xué)主題授課教師學(xué)時數(shù)教學(xué)內(nèi)容（重點、難點、課程思政融入點）教學(xué)模式（線上/線下）教學(xué)方法作業(yè)安排支撐課程目標(biāo)1緒論、電池化學(xué)基本原理及概念苗榮榮2重點：介紹電池發(fā)展概況及化學(xué)儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀；掌握電化學(xué)的研究對象及法拉第定律；介紹電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性及其影響因素；介紹離子水化過程；介紹離子的擴(kuò)散及電遷移兩種運動形式；離子的相互作用。幾種其他類型電解質(zhì)簡介難點：法拉第定律在電解池及原電池中的運用，求算理論比容量；電解質(zhì)溶液的電遷移特性及運算。課程思政融入點：介紹化學(xué)儲能技術(shù)的發(fā)展歷程，引出電化學(xué)科學(xué)家的巨大貢獻(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的愛國精神。線下教學(xué)講授課程思政作業(yè)：通過文獻(xiàn)檢索或網(wǎng)絡(luò)資源查找，每人須完成不少于1500字關(guān)于化學(xué)電源領(lǐng)域杰出人物事跡。課后作業(yè)：運用法拉第定律的求算電極反應(yīng)物質(zhì)的定量變化目標(biāo)1宋金剛2重點：原電池基本特性及熱力學(xué)求算電動勢方法；區(qū)分各類電極，電極電位的求算。電極電位的定義及類型；電極可逆性判斷，平衡電極電位、標(biāo)準(zhǔn)電極電位的求算；不可逆電極電位的類型及影響電極電位因素。難點：各類電極的區(qū)分，平衡電極電勢的計算；電極反應(yīng)書寫。線下教學(xué)講授課后作業(yè)：根據(jù)能斯特方程計算平衡電極電位2電極/溶液界面的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)苗榮榮4重點：電極/溶液界面的意義；電極與溶液界面區(qū)的電位差的由來；雙電層的微分電容；雙電層的結(jié)構(gòu)；零電荷電位及電毛細(xì)現(xiàn)象；電極溶液界面的吸附現(xiàn)象。難點：微分電容曲線；電極溶液界面的吸附現(xiàn)象；課程思政融入點：通過零電荷電位的產(chǎn)生過程，引導(dǎo)學(xué)生善用分析歸納總結(jié)的科學(xué)思維方法。線下教學(xué)講授課堂討論：查閱文獻(xiàn)，根據(jù)雙電層模型及微分電容曲線，拓展其在超級電容器中的應(yīng)用。目標(biāo)13電極動力學(xué)過程苗榮榮4重點：電極的極化現(xiàn)象及產(chǎn)生原因；極化曲線及其測量；電極過程的基本歷程；電極過程的速度控制步驟；理解準(zhǔn)平衡態(tài)；電極過程的特征。難點：電極過程的速度控制步驟及動力學(xué)方程；線下教學(xué)講授能力拓展作業(yè)：根據(jù)相應(yīng)原理介紹，查閱文獻(xiàn)，選定一種新型電極材料對其充放電機理及應(yīng)用前景進(jìn)行總結(jié)。目標(biāo)14高能化學(xué)電源原理宋金剛4重點：理解高能化學(xué)電源的設(shè)計原則，化學(xué)電源的基本性能參數(shù)及要求、電極的嵌脫反應(yīng)原理、合金化反應(yīng)原理、轉(zhuǎn)換反應(yīng)原理及其他電化學(xué)反應(yīng)原理。難點：嵌脫反應(yīng)熱力學(xué)基礎(chǔ)；合金化反應(yīng)原理；線下教學(xué)講授課后作業(yè)：化學(xué)電源性能參數(shù)的理解與求算。目標(biāo)25電化學(xué)測量方法企業(yè)導(dǎo)師：馬吉陽4重點：介紹常用的電化學(xué)測量方法，主要介紹循環(huán)伏安法簡單原理、氧化還原反應(yīng)的分析；電化學(xué)阻抗法簡單的原理推導(dǎo)，實例分析；簡單介紹其他電化學(xué)測量技術(shù)。難點：循環(huán)伏安曲線的氧化還原反應(yīng)分析，阻抗圖的擬合電路模型以及典型數(shù)據(jù)分析；線下教學(xué)講授課后作業(yè)：橫向?qū)Ρ炔煌牧系淖杩箶M合模型差異目標(biāo)26化學(xué)電源發(fā)展概況、鉛蓄電池、鎳氫電池企業(yè)導(dǎo)師：危璐雅4重點：介紹傳統(tǒng)的兩類二次電池：鉛酸蓄電池和鎳氫電池，包括兩類電池的工作原理，結(jié)構(gòu)組成及電極材料特性，發(fā)展現(xiàn)狀及未來的發(fā)展方向難點：新型鋰-硫電池及鈉硫電池的工作原理及相應(yīng)的工程應(yīng)用。思政內(nèi)容：通過化學(xué)電源的發(fā)展歷史的介紹，引導(dǎo)學(xué)生刻苦鉆研的精神。線下教學(xué)講授課堂討論：查閱文獻(xiàn)，了解鉛酸電池目前在國內(nèi)的現(xiàn)狀及回收技術(shù)進(jìn)展目標(biāo)27鋰系電池企業(yè)導(dǎo)師：周平來4重點：鋰離子電池組成、工作原理；鋰離子電池正極、負(fù)極、隔膜、電解液的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)展，不同應(yīng)用類型鋰離子電池的特點及設(shè)計要點，鋰離子電池行業(yè)現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展方向。固態(tài)電池的工作原理，固態(tài)電池組成、工作原理；固態(tài)電解質(zhì)的類型及離子傳輸機理，固態(tài)電池行業(yè)現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展方向。難點：鋰離子電池化學(xué)原理在實際電池設(shè)計中的應(yīng)用課程思政融入點：通過鋰電池技術(shù)及行業(yè)介紹，讓學(xué)生了解我國鋰電池在世界中的地位，增強學(xué)生愛國精神。線下教學(xué)講授課堂討論：查閱文獻(xiàn)，總結(jié)目前主流電動汽車電池材料體系、特點以及發(fā)展方向目標(biāo)28燃料電池、鈉離子電池、新型鎂離子電池企業(yè)導(dǎo)師：周平來4重點：介紹兩類電池：燃料電池和鈉離子電池，包括兩類電池的工作原理，結(jié)構(gòu)組成及電極材料特性，發(fā)展現(xiàn)狀及未來的發(fā)展方向；難點：新型鈉電池的工程應(yīng)用線下教學(xué)講授作業(yè)：查閱文獻(xiàn)，了解目前鈉電池正極材料研究進(jìn)展目標(biāo)3合計：32課程考核課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點評價依據(jù)及成績比例（%）權(quán)重（%）作業(yè)課堂討論課程論文目標(biāo)12-1105015目標(biāo)24-1105015目標(biāo)36-21006070總計301060100備注：1）根據(jù)《東莞理工學(xué)院考試管理規(guī)定》第十二條規(guī)定：曠課3次（或6課時）學(xué)生不得參加該課程的期終考核。2）各項考核標(biāo)準(zhǔn)見附件所示。大綱編寫時間：2023年8月24日系（部）審查意見：我系課程委員會已對本課程教學(xué)大綱進(jìn)行了審查，同意執(zhí)行。系（部）主任簽名：日期：2023年9月2日備注：1）課程進(jìn)度以實際授課為準(zhǔn)，根據(jù)實際情況邀請企業(yè)導(dǎo)師進(jìn)行授課，企業(yè)導(dǎo)師根據(jù)需要可能會適當(dāng)調(diào)整；課后作業(yè)根據(jù)每次學(xué)生實際學(xué)習(xí)情況，任課老師可能會適當(dāng)調(diào)整，課堂討論形式以自由（分組）討論或課堂練習(xí)的形式進(jìn)行。2）線上教學(xué)平臺網(wǎng)址為：/ulearning/index.html#/course/units?courseId=109414附錄：各類考核評分標(biāo)準(zhǔn)表作業(yè)評分標(biāo)準(zhǔn)觀測點評分標(biāo)準(zhǔn)A（100）B（85）C（70）D（0）基本概念掌握程度（權(quán)重0.3）概念清楚，答題正確。概念比較清楚，作業(yè)比較認(rèn)真，答題比較正確。概念不太清楚，答題錯誤較多。未交作業(yè)回答問題的正確性（權(quán)重0.4）解題思路清晰，回答正確解題思路比較清楚，答題比較正確。解題思路不太清楚，答題錯誤較多。未交作業(yè)作業(yè)完成態(tài)度（權(quán)重0.3）按時完成，書寫工整、清晰，符號、單位等按規(guī)范要求執(zhí)行按時完成，書寫比較清晰，主要符號、單位按照規(guī)范執(zhí)行作業(yè)后期補交，未按時完成，書寫較為一般，部分符號、單位等不按照規(guī)范執(zhí)行未交作業(yè)課堂討論評分標(biāo)準(zhǔn)觀測點評分標(biāo)準(zhǔn)90-10080-8960-790-59基本概念掌握程度概念清楚概念比較清楚概念基本清楚概念不太清楚選題及討論的方案正確性選題符合要求，角度新穎，討論思路清晰，理解正確選題比較符合要求，角度比較新穎，討論思路較為清晰，理解較為正確選題基本符合要求，角度一般，討論思路基本清晰，理解基本正確選題不符合要求，討論思路不清晰，理解不正確討論完成態(tài)度積極參與討論，大膽嘗試并表達(dá)自己的想法，團(tuán)隊PPT制作認(rèn)真，格式規(guī)范統(tǒng)一、講解流暢，思路清晰。較為積極參與討論，能表達(dá)自己的意見，團(tuán)隊PPT制作比較認(rèn)真，格式比較規(guī)范統(tǒng)一、講解比較流暢，思路比較清晰。能夠參與討論，無法準(zhǔn)確表達(dá)意見，團(tuán)隊PPT制作基本認(rèn)真，格式基本規(guī)范統(tǒng)一、講解流暢度及邏輯性基本清晰。部分同學(xué)參與討論，無法準(zhǔn)確表達(dá)意見，欠缺邏輯性，團(tuán)隊PPT制作不認(rèn)真、缺乏講解流暢度及邏輯性。注：討論每3~5人為一組，根據(jù)基本概念的掌握程度、選題，內(nèi)容分析深度（或新穎度），PPT制作及講解等方面進(jìn)行綜合評分，基礎(chǔ)分60分；未參與討論，本組成員均不得分，百分制。課程論文評分標(biāo)準(zhǔn)觀測點評分標(biāo)準(zhǔn)90-10080-8960-790-59主題、內(nèi)容跟課程相關(guān)性（權(quán)重0.3）課程論文選題和內(nèi)容與課程密切相關(guān)，角度新穎課程論文選題和內(nèi)容與課程較為相關(guān)，角度較為新穎課程論文選題和內(nèi)容與課程相關(guān)性一般，選題角度一般課程論文選題和內(nèi)容與課程不相關(guān)論文內(nèi)容合理性及結(jié)構(gòu)層次清晰性（權(quán)重0.4）論文內(nèi)容支撐主題，層次清晰，結(jié)構(gòu)邏輯性強；能夠很好的體現(xiàn)自己的理解及觀點；參考文獻(xiàn)選自正規(guī)、有影響力的學(xué)術(shù)期刊且包含近五年刊發(fā)的新論文論文內(nèi)容比較能夠支撐主題，層次比較清晰，結(jié)構(gòu)邏輯性比較強；基本能夠體現(xiàn)自己的理解及觀點；參考文獻(xiàn)選自正規(guī)、有影響力的學(xué)術(shù)期刊論文內(nèi)容基本能夠支撐主題，層