《储能技术与材料》课程教学大纲

《储能技术与材料》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称储能技术与材料课程编号330020125课程性质必修课课程类别专业课开课单位无机材料教研室授课学期第六学期学分/学时2/36课内学时36理论授课36上机学时0课内实践0实验学时0课外学时40适用专业新能源材料与器件是否双语否先修课程材料科学基础、物理化学、电化学原理后续课程毕业实习、毕业设计（论文）二、课程简介《储能技术与材料》是新能源材料与器件专业的必修课，为理论性较强的一门课程。本课程对储热、电化学储能、电磁储能和机械储能等储能技术原理及材料知识进行理论讲授，培养学生掌握各储能技术原理及材料的基本概念、基本理论，具备设计和分析储能技术在应用中常见问题的能力，全面考核学生对知识的掌握、运用、分析问题、解决问题能力,使学生具备实践能力、创新能力和新产品设计开发能力。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1.对储能技术与材料在能源利用过程中的作用和地位以及新能源未来发展方向有一个系统的认识，对储能技术与材料有整体认知，有利于拓宽对能源以及新能源利用的视野，对未来的职业发展方向做出合理的规划。课程目标2.通过课程教学，系统掌握储热、电化学储能、机械储能、电磁储能等储能技术与材料的基本原理及特点等，提高分析问题和解决问题能力，培养探索精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质协调发展。课程目标3.使学生了解我国新能源以及储能相关的政策方针，培养学生的社会主义核心价值观，树立“四个自信”，增强作为社会主义建设者的责任感和使命感，以及爱党爱国的情怀。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点6-2：了解新能源材料与器件工程实践及解决方案的社会制约因素，能够合理分析与评价工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化等方面的影响。6-工程与社会课程目标2指标点1-4：掌握用于解决复杂工程问题的新能源材料与器件专业基础知识，并能用于新能源材料的制备、表征、器件组装、性能检测等，解决新能源材料与器件领域复杂工程问题。指标点2-2：具有应用高等数学、工程数学、物理和化学等基本原理对新能源材料与器件领域内的复杂工程问题进行分析、数学建模的能力。1-工程知识2-问题分析课程目标3指标点8-2具有正确的世界观和人生观。指标点12-2掌握良好的学习方法，具有一定的探索知识能力。8.职业规范12.终身学习四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元绪论（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）储能技术与材料的课程学习任务、目的和主要内容。（2）储能的发展简史、储能学科需解决的问题以及面临的新挑战。2.重点和难点储能技术与材料的种类及其特点、储能技术与材料发展现状及面临的新挑战。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明本课程的主要研究内容。结合储能生产、生活案例，讲述储能技术及应用的发展史，使学生了解我国悠久古老的古代文化，学习先辈们的科学和探索精神，从而增强了民族自豪感和勇于担当、振兴祖国的责任感。（2）通过小组合作学习，查阅相关储能学科发展的相关文献及案例，培养学生的自学能力和合作能力。4.学生学习预期成果完成本单元学习任务后，学生应了解储能技术与材料的课程学习任务、目的和主要内容，对储能技术与材料的种类及特点、发展现状及面临的新挑战有充分的认识与理解，能应用知网等文献检索系统查阅储能技术与材料方面的相关文献，并能进行整理归纳。5.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑的课程目标：课程目标1.对储能技术与材料在能源利用过程中的作用和地位以及新能源未来发展方向有一个系统的认识，对储能技术与材料有整体认知。有利于拓宽对能源以及新能源利用的视野，对未来的职业发展方向做出合理的规划。第二单元储能技术与材料的种类及其特点等（学时数：24学时）1.课程主要内容（1）热交换基本规律、储热技术的种类及特点。（2）显热储热、相变潜热储热、化学反应储热三大储热技术的原理及材料等。（3）电化学基础知识，电化学储能技术分类。（4）铅酸电池及镍基碱性二次电池、锂离子电池等储能技术的原理及材料性能等。（3）压缩空气储能、超级电容器、空气电池、液流电池等新型储能技术原理及性能等。（4）储能控制技术及系统组成等。2.重点和难点本单元的教学重点包括相变储热、化学反应储热的原理、系统组成、材料种类及性能特点等；铅酸电池及镍基碱性二次电池、锂离子电池等储能技术的原理及材料性能等等。其中，相变储热技术原理、锂离子电池储能技术原理等为教学难点。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明储热技术、电化学储能技术的基础理论和基本原理，丰富学生对储热技术特点和电化学储能原理的基本知识结构；（2）通过产品结构分析、应用案例等讲解相变储热技术、以锂离子电池为代表的电化学储能技术特点、材料性能特点等，强调理论与实践相结合，促进学生深度学习，加强知识整合，培养学生的分析归纳能力与反思能力。4.学生学习预期成果完成本单元学习任务后，应了解储热技术、电化学储能技术的分类及其在生产、生活中的应用特点等；掌握相变储热技术基本原理、电池结构组成及储能基本原理、各类电池的设计及制造技术等；掌握材料对储热、储能效果的影响规律等。唯物辩证法观点的引入，可增强学生对课程内容的有效理解，还能培养学生树立科学的世界观、分析问题解决问题的创新思维。5.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑的课程目标：课程目标1.掌握储热、电化学储能二次电池（铅酸蓄电池、镍基碱性电池、锂离子电池）的基本原理及各类常用储热技术、电化学储能技术的专业知识，融入矛盾的对立统一性、质变和量变等辩证唯物主义思想，培养学生树立科学的世界观。课程目标2.能够运用储热、储能的基本原理，在掌握材料性能特点的基础上分析对储热、储能效果的影响规律。学会各种储热系统、二次电池的性能表征、评价等。学会储热系统、二次电池等的设计与制造技术等。课程目标3.能够在掌握储热、电化学储能的基本原理、性能表征评价过程中，掌握良好的学习方法，培养正确的世界观和人生观。第三单元新型储能技术与材料（学时数：8学时）1.课程主要内容（1）超级电容器储能的基本原理、种类划分、结构组成、性能特点、材料影响等；（2）空气电池储能的基本原理、种类划分、结构组成、性能特点、材料影响等；（3）液流电池储能的基本原理、种类划分、结构组成、性能特点、材料影响等；（4）超导储能的基本原理、种类划分、结构组成、性能特点、材料影响等；2.重点和难点本单元的教学重点难点包括超级电容器、空气电池、液流电池、超导储能的基本原理、结构组成、性能特点等。3.教学方法（1）通过多媒体课件与传统教学相结合，阐明超级电容器、空气电池、液流电池、超导等储能新技术的原理及性能特点等，拓宽学生的知识面；（2）通过超级电容器、空气电池、液流电池、超导等储能技术的案例分析，强调理论与实践相结合，加强学生的知识融合，培养学生的反思能力。4.学生学习预期成果完成本单元学习任务后，学生应熟悉并掌握超级电容器、空气电池、液流电池、超导等新型储能技术的发展现状、基本原理、结构组成、性能特点等。5.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑的课程目标：课程目标2.能够掌握用于解决超级电容器、空气电池、液流电池、超导等复杂工程问题的专业基础知识，并能用于新能源材料的制备、表征、器件组装、性能检测等。课程目标3.在学习专业知识的过程中，能够培养正确的世界观和人生观；掌握良好的学习方法、探索新知的能力。第四单元储能控制技术（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）锂离子电池管理系统；（2）光伏发电系统储能控制技术2.重点和难点本单元的教学重点难点包括锂离子电池、光伏发电储能系统的管理系统构成、控制技术。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明锂离子电池、光伏发电储能系统的管理系统构成、控制技术，加深学生对储能控制技术的认知与理解；（2）通过小组合作学习及文献查阅，拓宽学生对储能技术的应用及发展趋势的认识，培养学生查阅文献、分析综合的的能力，发展学生的合作能力；（3）通过课堂汇报，强化知识应用意识，发展学生的教学能力和反思能力。4.学生学习预期成果完成本单元学习任务后，学生应了解储能控制技术的现状及前景，掌握各种储能控制技术的系统构成及性能特点等。5.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑的课程目标：课程目标3.在掌握储能技术种类及基本原理的基础上，进一步掌握相应的储能控制技术，从而培养系统的思维，具有正确的世界观和人生观，掌握良好的学习方法。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元绪论讲授法课程目标121:1.1第二单元各类储能技术与材料的原理及特点讲授法、案例教学课程目标1、2、3241:1.1第三单元新型储能技术与材料的原理及特点讲授法、案例教学课程目标281:1.1第四单元储能控制技术讲授法、课堂汇报课程目标321:1.1合计36五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩50%作业（百分制）40本门课程四次作业，考核内容：储能技术在新能源发展中的作用；相变储热技术特点、相变储热材料种类及性能特点等；铅酸蓄电池材料对电池性能影响、电池结构组成；锂离子电池结构组成、性能特点、生产技术、性能表征、材料性能影响等；超级电容器、空气电池等结构组成、性能特点等内容。作业评分的具体标准（作业正确率等）目标分值=0.4*作业平均成绩测验（百分制）40考核内容主要包括各类储能技术的基本原理、电池的结构组成、材料影响、性能表征等。考试题型包括名词解释、判断和简答题等，其中，名词解释占30%，判断题占20%，简答题占50%。目标分值=0.4*测验成绩课堂表现（百分制）20考核内容：其一，课堂上是否与教师互动，是否主动回答问题以及问题回答的正确性；其二，小组合作学习、课堂汇报的表现情况。分别占比50%。目标分值=0.2*作业平均成绩期末考试50%知识40考核内容：各类储能技术的基本原理、电池的结构组成、材料影响、性能表征等。考试题型：填空、名词解释、判断、简答、分析论述等。评价细则：填空占35%、名词解释占15%、判断占10%、简答占30%、分析论述10%。能力30综合应用20创新10（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元绪论1-1储能的作用及技术分类等。作业、期末考试课程目标1第二单元各类储能技术与材料的原理及特点2.1热能资源2.2储热技术发展与应用2.3储热基本原理与概念2.4储热基本方式与材料2.5储热技术评价依据与经济性2.6储热技术应用与新进展3.1相变储热材料与相变储热技术的发展现状3.2相变储热技术3.3相变储热材料3.4储热换热装置和系统设计基础3.5相变储热技术的工程应用4冰蓄冷空调技术及其应用5铅酸电池5.1发展5.2基本概念5.3工作原理5.4-5.6铅酸电池的特点、分类、材料5.7-5.9铅酸电池的设计、制造、测试、应用6镍基二次电池6.1镍镉电池6.2镍氢电池7锂电池7.1-7.3发展、基本概念、工作原理7.4-7.6锂电池的特点、分类、材料7.7-7.9锂电池的设计、制造、测试、安全性作业，测验，期末考试课程目标1、2、3第三单元新型储能技术与材料的原理及特点8.1超级电容器8.2空气电池、8.3液流电池、8.4超导储能作业，测验，期末考试课程目标1、2、3第四单元储能控制技术9.1锂离子电池管理系统9.2光伏发电系统储能控制技术测验，期末考试，课堂汇报课程目标2、3六、使用教材、相关推荐书目及课程资源（一）使用教材黄志高编著：《储能原理与技术》，北京：中国水利水电出版社，2018.9（二）相关推荐书目1、梅生伟，李建林，朱建全等编著：《储能技术》，机