《动力电池技术》教学大纲

《动力电池技术》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：03154331课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（理论32学时）先修课程：新能源材料与器件导论、新能源材料A、化学电源设计与制造等后续课程：毕业设计适用专业：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《动力电池技术》是新能源材料与器件专业选修的一门课程。本课程随着动力电池及其他关键技术难题的突破，电动汽车技术性能将进一步提高，制造和使用成本逐渐降低，电动汽车必将得到迅速发展。为适应电动汽车的发展，本课程主要内容包括电动汽车与动力电池概述、蓄电池、铅酸电池、锂离子电池、其他蓄电池、辅助储能装置、蓄电池的使用、燃料电池，以使学生能系统了解动力电池及辅助储能装置，为今后正确使用电动汽车、研究与开发电动汽车或动力电池打下良好的基础。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：能运用工程专业知识，解决新能源材料与器件领域中产品设计、制造、科技开发、应用研究等工程技术问题。能够运用相关知识，并通过文献研究分析新能源材料与器件专业相关复杂工程问题，以获得有效结论。课程目标2：能够根据特定需要设计出满足新能源材料制备和能源器件组装过程的工艺流程，具有对设计进行集成的能力。能够理解和评价针对新能源材料与器件相关工程实践对环境、社会可持续发展的影响。课程目标3：理解与动力电池生产相关企业标准、行业标准、国家标准、法律法规及相关知识产权、行业政策和国际竞争；使学生竖立正确的科技理念、职业操守及时代责任感，培养为国家动力电池高质量生产及技术发展的使命感。三、课程目标与毕业要求《动力电池技术》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1.3掌握相关自然科学知识、工程基础知识和思维方法，并能将其应用于解决新能源材料与器件专业相关复杂工程问题。课程目标1：能运用工程专业知识，解决新能源材料与器件领域中产品设计、制造、科技开发、应用研究等工程技术问题。能够运用相关知识，并通过文献研究分析新能源材料与器件专业相关复杂工程问题，以获得有效结论。课程目标3：理解与动力电池生产相关企业标准、行业标准、国家标准、法律法规及相关知识产权、行业政策和国际竞争；使学生竖立正确的科技理念、职业操守及时代责任感，培养为国家动力电池高质量生产及技术发展的使命感。H2.问题分析2.1能够应用工程科学的基本原理，识別和判断新能源材料与器件专业相关复杂工程问题的关键环节和参数。课程目标2：能够根据特定需要设计出满足新能源材料制备和能源器件组装过程的工艺流程，具有对设计进行集成的能力。能够理解和评价针对新能源材料与器件相关工程实践对环境、社会可持续发展的影响。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.电动汽车与动力电池概述1.1发展电动汽车的意义1.2电动汽车的发展概况1.3电动汽车的类型与特点1.4动力电池的特点与类型。教学要求：使了解汽车的发展概况及其在社会中的地位；深刻认识汽车对人类造成的负面影响；了解电动汽车的优势和类型；了解电动汽车发展过程和目前尚存在的关键问题；熟悉动力电池的特点与类型。重点：汽车对石油资源和环境的影响；电动汽车的展望与关键问题。难点：动力电池的类型。412.蓄电池概述2.1化学电源概述2.2蓄电池简介教学要求：熟悉化学电池的组成和类型；掌握蓄电池的性能参数和常用术语；了解蓄电池的缺点和各类电动汽车对蓄电池的要求；了解蓄电池的发展过程和展望。重点：化学电池的必要条件；化学电池的组成原理；蓄电池的不足。难点：蓄电池的性能参数。413.铅酸电池3.1铅酸电池概述3.2铅酸电池的正负极3.3铅酸电池的特性教学要求：熟悉铅酸电池的组成、工作原理及结构类型，了解铅酸电池正负极板的构成、结构与工艺及性能的改善，理解铅酸电池的特性及性能影响因素。重点：铅酸电池的成流反应，铅酸电池的构造，铅酸电池的密封技术。难点：铅酸电池的正负极。414.镍氢电池4.1镍氢电池的基本原理与构成4.2镍氢电池的正极4.3镍氢电池的负极4.4镍氢电池组4.5镍氢电池的特点教学要求：熟悉镍氢电池的组成、工作原理及结构类型；了解镍氢电池正负极的构成、充放电机理与性能改善，理解镍氢电池的特性。重点：镍氢电池的基本原理；镍氢电池的正极材料；镍氢电池的负极材料；镍氢电池组及镍氢电池特性。415.锂离子电池5.1锂离子电池的基本原理与结构5.2锂离子电池的正极5.3锂离子电池的负极材料5.4锂离子电池的电解质5.5隔膜与粘结剂5.6锂离子电池的特性教学要求：熟悉锂离子电池的组成、工作原理及结构类型，了解锂离子电池正负极的构成、充放电机理与性能改善，理解锂离子电池特性。重点：锂离子电池构成与成流反应；锂离子电池正负极材料；碳素材料的结构类型及特性；锂离子电池的特性。436.其他蓄电池6.1其他镍系蓄电池6.2金属空气电池6.3ZEBRA电池教学要求：了解镍镉电池、镍锌及镍铁等镍系电池和金属空气电池的组成、工作原理及结构类型，了解其他动力电池的特点以及研究与发展概况。重点：其他镍系电池的成流反应；其他镍系电池结构与性能特点；锌空气电池结构与性能特点；铝空气电池结构与性能特点。427.辅助储能装置7.1概述7.2超级电容7.3飞轮电池教学要求：了解化学电池的特点与不足，熟悉超级电容与飞轮电池的组成、原理及特点。重点：超级电容的储能原理；飞轮电池的充放电原理。328.蓄电池的使用8.1蓄电池的充电8.2蓄电池性能与状态的测试8.3蓄电池管理系统教学要求：了解蓄电池的基本充电方法及常用快速充电方法；掌握蓄电池性能检测内容及检测方法；熟悉蓄电池管理系统基本功能及组成；了解各管理子系统作用及工作原理。重点：蓄电池的快速充电；蓄电池的性能指标与测试；蓄电池SOC的测试方法；BMS的功能及构成。319.燃料电池9.1燃料电池概述9.2质子交换膜燃料电池9.3碱性燃料电池9.4磷酸燃料电池9.5直接甲醇燃料电池9.6燃料电池电动汽车概述教学要求：熟悉燃料电池的基本概念；了解燃料电池的特点、应用及发展概况；了解燃料电池的基本组成、类型及工作原理；理解质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池及甲醇燃料电池的发电原理及特点；熟悉燃料电池电动汽车的特点、工作方式及未来的发展趋势。重点：燃料电池的特点、与蓄电池的异同、与辅助动力单元的异同，以及燃料电池的发电原理、类型。22合计32五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、案例、视频资源共享等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；以“少而精”为原则，精选教学内容，精讲多练，提供灵活的自主学习平台。六、课程资源1.推荐教材：麻友良主编.新能源汽车动力电池技术（第2版）[M].北京:北京大学出版社.2020.2.参考书：（1）杨贵恒.化学电源技术及其应用[M].北京:化学工业出版社.2017.（2）孙克宁.现代化学电源[M].北京:化学工业出版社.2017.（3）郭炳焜.化学电源—电池原理及制造技术[M].长沙:中南大学出版社.2009.3.期刊：（1）王洪.对未来铅酸蓄电池的需求分析及预期[J].电源技术,2016,40(4):935-937.（2）陈云贵.先进镍氢电池及其关键电极材料[J].金属功能材料,2017,24(1):1-24.（3）吴娇杨.锂离子电池和金属锂离子电池的能量密度计算[J].储能科学与技术,2016,5(4):443-453.（4）黄静.车用燃料电池电堆功率密度提升关键技术研究综述[J].广东化工,2022,49(20):102-104.（5）ChoiJW,AurbachD.Promiseandrealityofpost-lithium-ionbatterieswithhighenergydensities.NatureReviewsMaterials,2016,1(4):16013.4.网络资源：（1）许峰.湖南大学公开课:化学与能源[EB/OL].2015./movie/2015/1/8/9/MAEBTO9B4_MAIUOD689.html?recomend=2.（2）陶文铨.西安交通大学公开课:能源的高效利用[EB/OL].2013./special/cuvocw/gaoxiaoliyong.html.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3。表3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12（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，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。√√√523线上学习12（1）根据线上依托平台统计的随堂练习完成情况、阶段测试等进行考核，满分100分。（2）以线上学习平台的统计成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√532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。√√1010期末考核60开卷考试。√√√35205合计：100分553510八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以签到、平时作业、视频观看及开卷考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：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%），试题类型为填空题、选择题、判断题、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%，简答题、分析题不低于50%；课堂表现、平实作业及视频观看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4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30出勤率100%，不迟到早退；笔记完整，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。出勤率100%，不迟到早退；笔记完整，认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。旷课1次；笔记不完整，偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。旷课两次；上课不认真，上课不记笔记，偶尔参与教学活动。无故旷课三次以上，上课不认真，上课不记笔记，不参与教学活动。作业40作业完整，思路清晰，准确率大于