《新能源材料A》教学大纲

《新能源材料A》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：03144221课程性质：专业必修课程学分：2.5学分学时：40学时（理论40学时）先修课程：无机化学、有机化学A、材料物理化学等后续课程：化学电源课程设计、化学电源设计与制造适用专业：新能源材料与器件开课单位：材料科学与工程学院一、课程说明《新能源材料A》是新能源材料与器件专业本科学生的专业必修课程。本课程主要传授新能源材料设计、制备及改性方法，为后续相关课程及以后从事新能源材料行业工作打下必要的材料基础。本课程注重材料结构知识的深入学习，培养运用电化学理论知识理解材料结构、制备方法、性能及改性知识的能力，兼顾新技术、新工艺及其研发现状的介绍，培养适合新能源行业发展的高素质复合型应用人才。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：了解新能源材料的发展现状及方向，了解各类新能源器件的组成、结构和工作原理，了解核能、风能、生物质能等其他新能源技术现状、发电原理和未来发展。培养学生具有一定的自主学习能力，使学生具有坚定正确的政治方向，树立科学的世界观、人生观和价值观。课程目标2：本课程主要学习氢镍电池、燃料电池、锂离子电池、太阳能电池和超级电容器等器件的正极材料、负极材料、隔膜材料和电解液等主要材料，掌握材料的结构、制备方法、性能及改性的方法，掌握各种新能源材料设计与制备的基本理论、基本方法和工程应用技术。培养学生理论实际相结合的工程应用能力，培养严谨的工作作风、良好的劳动习惯和实事求是的科学态度。课程目标3：具备开发新能源材料、研究新工艺、提高和改善材料性能的技能。培养学生科学、严谨和周密细致的思维能力，理论和实际相结合、独立思考和团队合作相结合、创新思维和经验知识相结合解决实际问题的综合素质。三、课程目标与毕业要求《新能源材料A》课程教学目标对新能源材料与器件专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.1能正确使用技术语言合理描述新能源材料与器件专业相关复杂工程问题。课程目标1：了解新能源材料的发展现状及方向，了解各类新能源器件的组成、结构和工作原理，了解核能、风能、生物质能等其他新能源技术现状、发电原理和未来发展。培养学生具有一定的自主学习能力，使学生具有坚定正确的政治方向，树立科学的世界观、人生观和价值观。M2.问题分析2.2能够应用数学、自然科学基本原理，对新能源材料与器件专业相关复杂工程问题进行表述。课程目标2：本课程主要学习氢镍电池、燃料电池、锂离子电池、太阳能电池和超级电容器等器件的正极材料、负极材料、隔膜材料和电解液等主要材料，掌握材料的结构、制备方法、性能及改性的方法，掌握各种新能源材料设计与制备的基本理论、基本方法和工程应用技术。培养学生理论实际相结合的工程应用能力，培养严谨的工作作风、良好的劳动习惯和实事求是的科学态度。H3.设计/开发解决方案3.1能够针对新能源材料与器件领域的复杂工程问题，提出具体解决方案。课程目标3：具备开发新能源材料、研究新工艺、提高和改善材料性能的技能。培养学生科学、严谨和周密细致的思维能力，理论和实际相结合、独立思考和团队合作相结合、创新思维和经验知识相结合解决实际问题的综合素质。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标1.绪论教学要求：使学生了解新能源材料的背景及意义，掌握新能源材料学习内容和研究热点，掌握常见储能方法和器件，了解能量储存方法及现状。重点：新能源材料研究内容和研究热点，常见储能方法和器件。难点：新能源材料研究内容和研究热点。212.氢镍电池教学要求：使学生掌握氢镍电池材料的基本要素，掌握主要材料的结构、常见制备方法、性能和改性方法，理解氢镍电池结构。使学生理解氢镍电池正极材料、负极材料、隔膜和电解液的结构，掌握这些材料的主要制备方法、性能和改性方法，了解材料在新能源器件中应用的理论及研发现状。重点：氢镍电池正极材料、负极材料、隔膜和电解液的结构，及这些材料的主要制备方法、性能和常见改性方法。难点：电池材料的结构与性能间的联系。81、2、33.燃料电池教学要求：使学生了解燃料电池分类和结构组成，掌握燃料电池常见燃料的制备方法、电极制备方法、电解质和隔膜制备方法，掌握燃料电池材料的性能及改性方法，理解燃料电池的工作原理，了解燃料电池材料的研发现状和热点。重点：燃料电池组成材料及材料制备方法；燃料电池材料性能及改性方法；燃料电池电极材料及制备方法。难点：燃料电池结构组成；工作原理；材料制备方法。62锂离子电池教学要求：使学生了解锂离子电池结构组成；掌握正负极材料，电解质和隔膜材料的结构，工程制备方法，性能及改性方法；理解掌握锂离子电池工作原理；了解锂离子电池材料的研发现状及热点。重点：正负极材料，电解质和隔膜材料的结构，制备方法，性能及改性方法；理解掌握锂离子电池工作原理。难点：锂离子电池工作原理和材料的结构。121、2、3太阳能电池教学要求：使学生了解太阳能电池种类、组成材料和制作工艺，理解光电转化的原理，掌握比较成熟的晶体硅太阳能电池电极材料制备方法；了解其他新型太阳能电池材料的类型、制备方法和目前研究现状。重点：光电转化的原理；晶体硅太阳能电池电极材料制备方法。难点：太阳能电池光伏效应和电极材料制备。626.超级电容器教学要求：使学生了解超级电容器种类、组成材料和制作工艺；理解超级电容器储能原理；掌握超级电容器正负极材料、电解质和隔膜材料制备方法；掌握超级电容器与电池的区别与联系；了解超级电容器目前研发现状及应用。重点：超级电容器储能原理；超级电容器正负极材料、电解质和隔膜材料制备方法；超级电容器与电池的区别与联系。难点：超级电容器储能原理；超级电容器与电池的区别与联系。41、2、37.其他新能源教学要求、重点和难点：主要使学生了解核能、风能、生物质能的发电原理，了解他们的技术现状及未来发展趋势。21合计40五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合自学、分组讨论、案例、共享视频资源等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。学生先了解新能源器件组成、结构和工作原理，在此基础上学习新能源材料结构、主要制备方法、性能及改性方法，最终具有进行新能源器件材料设计的初步能力。六、课程资源1.推荐教材：（1）吴其胜.《新能源材料》(第二版[M]).上海:华东理工大学出版社,2017.（2）朱继平,罗派峰,徐晨曦.《新能源材料技术》（第1版）[M].北京:化学工业出版社,2018.2.参考书：（1）王新东,王萌.《新能源材料与器件》（第1版）[M].北京:化学工业出版社,2019.（2）薄拯.《新能源中的先进材料:基础及应用》（第1版）[M].北京:中国电力出版社,2021.（3）张玉兰,蔺锡柱.《新能源材料概论》[M].北京:化学工业出版社,2022.3.期刊：（1）吴彩云,冯传启,张朝峰,等.层状镍钴锰酸锂三元正极材料的研究进展[J].电池,2022,52(01):3-7.（2）方华,丰小华,张林森,等.锂离子电池硅/碳复合负极材料的研究现状[J].电池,2020,50(06):580-584.（3）张庆暖,张芳芳,李红霞,等.高容量材料Si@C_(PZS)在锂离子电池中的储锂性能研究[J].电化学,2020,26(01):121-129.（4）黄云辉.钴酸锂正极材料与锂离子电池的发展——2019年诺贝尔化学奖解读[J].电化学,2019,25(05):609-613.（5）邱永松,李丽.锂离子电池双壳硅基复合负极材料制备及性能[J].电源技术,2021,45(12):1537-1539.4.网络资源：（1）黄志高.储能原理与技术.北京:中国大学MOOC,2021./course/FJNU-1206412806?from=searchPage（2）翟华嶂.新能源材料与器件.北京:中国大学MOOC,2020./course/BIT-1461544166?from=searchPage七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现16（1）根据课堂出勤情况、课堂互动进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√484线上学习8（1）根据章节学习次数、课程音视频等情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√431作业16（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√664期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核新能源器件储能原理和新能源材料的基本要素、材料的制备、性能及改性等知识。（3）考试题型为：单选题、多选题、判断题、简答题和分析题等。√√√202020合计：100分343729八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、线上学习、作业、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%），试题类型为选择题、填空题、简答题和分析题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；课堂表现、线上学习、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现40上课认真，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%，随堂测试正确率大于90%。上课认真，积极参与教学活动，回答问题准确率大于80%，随堂测试正确率大于80%。上课不认真，偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%，随堂测试正确率大于70%。上课不认真，偶尔参与教学活动，准确率低，随堂测试正确率大于60%。上课不认真，不参与教学活动，随堂测试正确率低。作业40作业完整，思路清晰，准确率大于90%，字迹工整。作业完整，准确率大于80%，字迹工整。不交作业2次以内，准确率大于70%。不交作业4次以内，准确率大于60%。不交作业5次以上，准确率小于