《鋰離子電池原理與關鍵技術》課程教學大綱

《鋰離子電池原理與關鍵技術》教學大綱課程編號：11180128英文名稱：PrincipleandTechniqueofLithiumionBattery學分：2學時：總學時32學時，其中理論32學時，實踐0學時先修課程：無機化學1、無機化學2、分析化學、有機化學1、有機化學2、物理化學1、物理化學2、儀器分析及實驗、材料科學基礎課程類別：專業(yè)方向課程授課對象：新能源材料與器件專業(yè)學生教學單位：化學化工學院修讀學期：第5學期一、課程描述和目標本課程主要介紹鋰離子電池的基本工作原理和現(xiàn)代鋰離子電池關鍵材料的制備方法及表征手段。通過對該課程的學習，學生掌握鋰離子電池的基本工作原理和制備方法，熟悉鋰離子電池中正極、負極材料、電解質的選擇要求和改性手段，為研發(fā)高性能鋰離子電池電極材料及分析測試奠定堅實的理論基礎。通過對該課程的學習，還可培養(yǎng)學生電池和材料的設計技術和方法、鞏固其所學理論知識，提高動手能力、理論聯(lián)系實際的能力和創(chuàng)新能力，提高其科研能力和科研素質。對于學生科學思維、綜合素質的培養(yǎng)與提高起著至關重要的作用。本課程在知識、能力及素質發(fā)展等方面應達到的目標如下：課程目標1：了解鋰離子電池原理、研究方法、負極材料（碳基負極材料）、正極材料（二元及三元材料）、電解質（液體、固體和凝膠）的制備方法以及鋰離子電池的組裝、檢測、充放電行為以及鋰離子電池在各個行業(yè)領域的主要應用。課程目標2：進一步提高學習能力，有效使用課程教學大綱、教學用書、參考教材和互聯(lián)網(wǎng)平臺，能科學地安排課外自學時間，學會自主學習。了解鋰離子電池的制備與表征常用的技術，能完成鋰離子電池制備并進行正確的測試和分析。培養(yǎng)提煉科學問題和解決關鍵技術能力等。課程目標3：培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、實事求是的科學作風和嚴密的科學方法；培養(yǎng)自學能力、動手能力、綜合分析能力、創(chuàng)造思維能力和創(chuàng)新能力等。樹立良好的職業(yè)道德和團隊意識，綜合運用交叉學科知識解決鋰離子電池中的關鍵技術問題。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關系畢業(yè)要求指標點課程目標權重1-4能夠利用系統(tǒng)思維的能力，將相關專業(yè)知識用于新能源材料與新能源器件專業(yè)問題解決方案，并進行比較與綜合，體現(xiàn)本專業(yè)領域先進的技術。課程目標1H6-2能夠基于新能源材料與器件相關背景知識，合理分析和評價新能源、新材料及器件等領域的工程實踐和復雜工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應承擔的責任。課程目標2H11-2具有在多學科環(huán)境中應用工程管理原理和經(jīng)濟決策知識的能力。課程目標3M三、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配序號教學內(nèi)容基本要求及重、難點（含德育要求）學時教學方式對應課程目標1緒論：（1）電池的發(fā)展簡史和發(fā)展趨勢（2）鋰元素的物理化學性質（3）鋰離子電池的基本工作原理了解電池的發(fā)展歷史和未來趨勢；重難點：理解鋰離子電池的基本工作原理和發(fā)展鋰離子電池的重要性；德育元素：培養(yǎng)學生形成正確的社會觀。2集中講授1,32鋰離子電池的主要材料和研究方法：（1）負極材料、正極材料的選擇要求（2）電解質的選擇要求（3）鋰離子電池材料的研究方法熟悉鋰離子電池電極材料、電解質的選擇要求；重難點：掌握鋰離子電池材料的主要研究方法；德育元素：培養(yǎng)學生獨立的學習與思考能力。4集中講授1,33負極材料：（1）負極材料的發(fā)展簡史（2）碳基負極材料（3）非碳基負極材料（4）部分負極材料在工業(yè)產(chǎn)品中的應用熟悉非碳基負極材料的制備和性能；了解負極材料的發(fā)展歷史和在工業(yè)產(chǎn)品中的應用；重難點：掌握碳基負極材料的制備、性能及表征方法；德育元素：培養(yǎng)學生關注專業(yè)知識在社會發(fā)展中的應用的能力。4集中講授1,2,34氧化鈷鋰正極材料：（1）正極材料的發(fā)展簡史（2）氧化鈷鋰的制備方法：噴霧干燥法和溶膠-凝膠法（3）氧化鈷鋰的結構、性能及改性方法（4）氧化鈷鋰正極材料在工業(yè)產(chǎn)品中的應用熟悉氧化鈷鋰的性能和改性方法；了解氧化鈷鋰正極材料的發(fā)展歷史和在工業(yè)產(chǎn)品中的應用；重難點：掌握氧化鈷鋰正極材料的結構和制備方法；德育元素：培養(yǎng)學生形成良好的學習習慣。2集中講授1,2,35氧化錳鋰正極材料：（1）氧化錳鋰正極材料的結構、性能及改性方法（2）氧化錳鋰的機械化學法制備（3）氧化錳鋰正極材料在工業(yè)產(chǎn)品中的應用熟悉氧化錳鋰的性能和改性方法；了解氧化錳鋰正極材料在工業(yè)產(chǎn)品中的應用；重難點：掌握氧化錳鋰正極材料的結構和制備方法；德育元素：培養(yǎng)學生正確的價值觀。2集中講授1,2,36氧化鎳鋰正極材料：（1）氧化鎳鋰正極材料的結構、性能及改性方法（2）氧化鎳鋰的制備方法：固相法制備和溶膠-凝膠法制備（3）氧化鎳鋰正極材料在工業(yè)產(chǎn)品中的應用熟悉氧化鎳鋰的性能和改性方法；了解氧化鎳鋰正極材料在工業(yè)產(chǎn)品中的應用；重難點：掌握氧化鎳鋰正極材料的結構和制備方法；德育元素：培養(yǎng)學生獨立學習與思考的能力。2集中講授1,2,37磷酸亞鐵鋰正極材料：（1）磷酸體系化合物正極材料的發(fā)展簡史（2）磷酸亞鐵鋰正極材料的結構、性能及改性方法（3）磷酸亞鐵鋰的制備方法：固相法、溶膠-凝膠法和模板法（4）磷酸體系化合物正極材料在工業(yè)產(chǎn)品中的應用熟悉磷酸亞鐵鋰的性能和改性方法；了解磷酸體系化合物正極材料的發(fā)展歷史和在工業(yè)產(chǎn)品中的應用；重難點：掌握磷酸亞鐵鋰正極材料的結構和制備方法；德育元素：培養(yǎng)學生拓展理論知識的能力。2集中講授1,2,38非水液體電解質：（1）電解質的基本概念及工作原理（2）常見有機電解質體系：丙烯碳酸酯和乙烯碳酸酯的制備及性能（3）離子液體電解質的種類、制備、性質及電化學行為（4）非水電解質在工業(yè)產(chǎn)品中的應用熟悉有機電解質和離子液體電解質的電化學行為；了解電解質的基本概念和在工業(yè)上的應用；重難點：掌握電解質的工作原理；德育元素：培養(yǎng)學生良好的價值觀念。4集中講授1,2,39固體電解質：（1）固體電解質的基本概念、種類及導電理論（2）固體電解質的改性方法（3）新型固體電解質的理論研究和探索熟悉固體電解質的種類及改性方法；了解固體電解質的基本概念以及發(fā)展前景；掌握固體電解質的導電理論；德育元素：培養(yǎng)學生團結協(xié)作的能力。2集中講授1,2,310凝膠聚合物電解質：（1）凝膠聚合物電解質的基本概念、種類、工作原理和影響因素（2）凝膠聚合物電解質改性方法（3）凝膠聚合物電解質在工業(yè)產(chǎn)品中應用熟悉凝膠聚合物電池的改性方法；了解凝膠聚合物電池的基本概念和在工業(yè)中應用；重難點：掌握凝膠聚合物電解質的工作原理及影響因素；德育元素：培養(yǎng)學生良好的學習習慣。2集中講授1,2,311鋰離子電池生產(chǎn)工藝（1）鋰離子電池的構成（2）不同電解質的鋰離子電池的生產(chǎn)工藝（3）鋰離子電池的性能檢測及出廠檢驗熟悉鋰離子電池的性能檢測；了解鋰離子電池的生產(chǎn)工藝；重難點：掌握鋰離子電池的構成；德育元素：培養(yǎng)學生在學習過程中發(fā)現(xiàn)問題的能力。4集中講授1,2,312鋰離子電池的充放電行為及在各領域的應用（1）鋰離子電池的充放電原理（2）不同電解質成分鋰離子電池的充放電行為（3）鋰離子電池主要應用領域熟悉不同電解質成分鋰離子電池的充放電行為之間的差異；了解鋰離子電池在生活中的主要應用；重難點：掌握鋰離子電池的充放電原理；德育元素：培養(yǎng)學生在擇業(yè)過程中良好的價值觀。2集中講授1,3合計32四、課程教學方法本課程的教學通過多媒體課件展示與板書結合的方式講授，在課堂上通過討論、提問等方式引導學生獨立思考，加深對疑難問題的理解，提高教學效果和質量。五、學業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構成與要求課程考核注重形成性和終結性評價相結合，考核內(nèi)容主要由平時作業(yè)、課堂表現(xiàn)、期末考試，均按百分制計分，其中平時作業(yè)成績占20%、課堂表現(xiàn)成績占25%、期末考試成績占55%。2.課程目標達成考核與評價序號教學環(huán)節(jié)課程目標1（分值）課程目標2（分值）課程目標3（分值）合計1平時作業(yè)1055202課堂表現(xiàn)10510253期末考試20201555課程目標對應分值403030100（二）考核與評價標準1.平時作業(yè)成績考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分平時作業(yè)按時完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握到位。能夠利用理論知識識別、分析鋰離子電池相關專業(yè)問題。按時完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握較到位。能夠較好利用理論知識識別、分析鋰離子電池相關相關專業(yè)問題。延時完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握基本到位。利用理論知識對鋰離子電池相關專業(yè)問題有一定的識別、分析。不交和補交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握有偏差。不能利用理論知識對鋰離子電池相關專業(yè)問題進行識別、分析。2.課堂表現(xiàn)成績考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分課堂表現(xiàn)課堂聽講認真，參與討論積極性高，團隊合作能力強，能有條理地表達自己的意見，解決問題的過程清楚，做事有計劃，具有創(chuàng)造性思維，能夠用不同方法解決問題，獨立思考，問題回答準確。課堂聽講比較認真，能夠比較積極地參與教學活動，能比較有條理地表達自己的意見，解決問題的能力較強，能用老師提供的方法解決問題，團隊合作能力較強，問題回答比較準確。課堂聽講專心程度一般，能夠參與教學活動，能表達自己的意見，解決問題的能力一般，能用老師提供的方法解決問題，團隊合作能力一般，問題回答基本準確。課堂不能專心聽講，不參與教學活動，不能表達自己的意見，解決問題的能力較差，團隊合作能力較差，問題回答不準確。3.期末試卷考核與評價標準采取閉卷形式，題型主要采用判斷、選擇、填空、簡答、分析、綜合題等，綜合檢驗學生對課程相關知識的掌握、綜合應用及解決復雜問題的能力，根據(jù)考試題目設計相應評分標準。卷面成績采用百分制評分，比例換算。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《鋰離子電池-應用與實踐》(第二版），吳宇平，袁翔云，董超，段冀淵編；化學工業(yè)出版社，出版日期：2012年01月，ISBN：9787122124210；2.《鋰離子電池原理與關鍵技術》，黃可龍，王兆翔，劉素琴編，化學工業(yè)出版社，出版時間：2008-02-01，ISBN：9787122016720；（二）參考資料1．《鋰離子電池-科學與技術》［日］義夫正樹［美］拉