《锂离子电池》课程教学大纲

《锂离子电池-应用与实践》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称锂离子电池-应用与实践课程编号课程性质选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2/30课内学时30理论授课30上机学时0课内实践0实验学时0课外学时45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、材料研究与测试方法、电化学原理后续课程无二、课程简介《锂离子电池材料》课程是新能源材料与器件专业的一门专业选修课。本课程旨在帮助学生对锂离子电池的基本原理、专业术语、主要研究领域及相应的基本理论及研究方法、电池的组装流程有个全面的框架性理解。要求学生能够掌握锂离子电池的基本原理；熟悉关键材料的加工制备方法；了解关键材料在实际应用的中的优缺点和改性方法；体验电池的组装和测试过程及其实际应用。从而提升学生的专业技术能力，使其产生相应的研究兴趣，为后续科研学习或是社会工作打下基础。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.认识锂离子电池材料对新能源产业及社会发展的重要意义，了解锂离子电池材料的发展历史历程，学习先辈们的科学和探索精神，增强学生的民族自豪感和责任感；掌握锂离子电池材料的基本原理及各类常用的锂离子电池材料相关专业知识，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.能够掌握各类锂离子电池材料制备及改性过程中的基本理论知识和规律，利用锂离子电池材料的基本理论，分析、评价和解决锂离子电池材料工程制备、使用实际过程和问题。能够查阅和利用手册、文献、国家标准等资料，为锂离子电池材料使用过程中的实际问题寻求和设计可靠合理的解决方法和实施方案，指导实际生产操作。课程目标3.能够将锂离子电池材料制备及改性理论用于解决新能源领域中涉及到的材料和环境问题，通过课程教学，提高学生分析问题和解决问题能力，培养学生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。（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1-4：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于分析和解决新能源材料与器件生产和加工过程中的复杂工程问题。1-工程知识课程目标2指标点2-3：具能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析新能源材料与器件生产过程中的复杂工程问题，以获得有效结论的能力。2-问题分析课程目标3指标点7-3：能够理解和评价针对复杂新能源材料与器件工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响。7-环境和可持续发展四、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锂离子电池概述（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）电池的发展史（2）二次电池和锂离子电池的区别（3）锂离子电池的工作原理2.重点和难点锂离子电池的结构、工作原理和充放电过程中正、负极发生的电化学反应，锂离子电池的优势。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。结合锂离子电池材料的典型案例，讲述锂离子电池材料的发展史，使学生了解我国锂离子电池材料的发展过程，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）通过多媒体课件和传统教学相结合，利用锂离子电池材料的典型案例，讲述锂离子电池相关基础知识，基本名词、概念、锂离子电池充放电曲线的测试及解析，使学生掌握相关的锂离子电池基础知识，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。（3）通过小组合作学习，查阅相关锂离子电池材料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，学生应了解锂离子电池材料的课程学习任务、目的和主要内容，对锂离子电池材料的发展历程及锂离子电池材料面临的新挑战有充分的认识与理解，理解并掌握锂离子电池相关基本名词、概念、锂离子电池充放电曲线的测试及解析的方法。能应用知网等文献检索系统查阅催化方面的相关文献，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.认识锂离子电池材料对新能源产业及社会发展的重要意义，了解锂离子电池材料的发展历史历程，学习先辈们的科学和探索精神，增强学生的民族自豪感和责任感；掌握锂离子电池材料的基本原理及各类常用的锂离子电池材料及锂离子电池材料的相关专业知识，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3.能够将锂离子电池材料制备及反应理论用于解决新能源领域中涉及到的储能和环境问题，通过课程教学，提高学生分析问题和解决问题能力，培养学生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。第二单元锂离子电池材料（学时数：26学时）1.课程主要内容（1）锂离子电池主要材料的选择要求及其研究方法。（2）碳负极材料（3）非碳基负极材料（4）正极材料、隔膜、电解液2.重点和难点本单元的教学重点包括各类锂离子电池正负极材料、隔膜、电解液的结构、特性、充放电机理、制备方法和改性等内容。其中，各类锂离子电池正极材料的结构特性、制备方法和改性等内容为教学难点。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明各类锂离子电池正负极材料、隔膜、电解液的结构、特性、充放电机理、制备方法和改性措施等内容，丰富学生对锂离子电池正极材料的基本知识结构；（2）通过结合典型案例讲解等各类锂离子电池正负极材料、隔膜、电解液的结构特征、制备方法及改性措施，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，学生应对锂离子电池正负极、隔膜、电解液等材料的基础理论有较强的认知，对各类锂离子电池正负极、隔膜、电解液等材料的结构、特性、充放电机理、制备方法和改性措施有深刻的理解。依据其结构、特性、充放电机理、制备方法和改性措施，理解并掌握其应用领域，能够对常见的锂离子电池材料问题进行分析判断。材料的微观结构、特性、充放电机理、制备方法等最终会对储锂性能产生决定性的影响；就整个锂离子电池正极材料体系而言，只有材料的微观结构、特性、制备方法等方面的调控与储锂性能结合起来，相辅相成、协调优化，才能执行正常的功能，体现矛盾的统一性。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。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.掌握锂离子电池材料的基本原理及各类常用的锂离子电池材料及锂离子电池材料的相关专业知识，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.能够掌握锂离子电池材料制备及加工过程中的基本理论知识和规律，利用锂离子电池材料的基本理论，分析、评价和解决锂离子电池材料工程制备、使用实际过程和问题。能够查阅和利用手册、文献、国家标准等资料，为锂离子电池材料使用过程中的实际问题寻求和设计可靠合理的解决方法和实施方案，指导实际生产操作。课程目标3.能够将锂离子电池材料制备及反应理论用于解决新能源领域中涉及到的储能和环境问题，通过课程教学，提高学生分析问题和解决问题能力，培养学生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。第三单元电极制备与电池组装测试（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）电极浆料的制备与涂膜；（2）纽扣电池的组装；（3）电池的测试与数据处理；2.重点和难点本单元的教学重点包括正负极极片的制备、纽扣式全电池和半电池的组装、电池的测试程序等内容。其中几种商业化正极材料的类型和反应机理为教学难点。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明正负极极片的制备、纽扣式全电池和半电池的组装、电池的测试程序等内容，丰富学生对锂离子电池的基本知识结构，拓宽学生的知识面；（2）通过结合典型案例讲锂离子电池的结构特征、制备方法及性能表征，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，学生应对正负极极片的制备、纽扣式全电池和半电池的组装、电池的测试程序的基础理论有较强的认知，对锂离子电池电池的测试与数据处理有深刻的理解。依据其结构、特性、充放电机理、制备方法和改性措，理解并掌握各类锂离子电池的应用领域，能够对常见的锂离子电池材料问题进行分析判断。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.掌握锂离子电池材料的基本原理及各类常用的锂离子电池材料及锂离子电池材料的相关专业知识，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.能够掌握锂离子电池制备及加工过程中的基本理论知识和规律，利用锂离子电池材料的基本理论，分析、评价和解决锂离子电池材料工程制备、使用实际过程和问题。能够查阅和利用手册、文献、国家标准等资料，为锂离子电池材料使用过程中的实际问题寻求和设计可靠合理的解决方法和实施方案，指导实际生产操作。课程目标3.能够将锂离子电池材料制备及反应理论用于解决新能源领域中涉及到的储能和环境问题，通过课程教学，提高学生分析问题和解决问题能力，培养学生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。（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及锂离子电池相关基础知识讲授法、案例教学课程目标1、361:1.5第二单元锂离子电池材料讲授法、案例教学课程目标1、2、3201:1.5第三单元锂离子电池电极制备与电池组装测试讲授法、案例教学课程目标1、2、3161:1.5合计30五、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70%作业40本门课程5次作业，每次10分。主要考核内容：阶段性重点难点作业评分的具体标准：能按时认真完成布置的作业，书写工整，答案正确合理（9-10分）；能按时完成布置的作业，作业撰写基本工整，答案正确（7.5-8.9分）；能按时完成布置的作业，作业撰写基本工整，答案基本合理（6-7.4分）。不能按时完成布置的作业，作业撰写潦草，答案不准确（0-5.9分）。课堂练习30考核内容：各章节基本知识点，题型主要以选择填空的形式。及评价细则：5次课堂练习，每次6分。课堂表现30课堂表现包括出勤和课堂讨论，其中出勤14分，课堂表现16分：缺勤一次扣一分，事假病假扣0.5分，无故缺勤8次以上出勤记0分。原则上设置不少于8次课堂讨论或提问，每参加一次记2分，最高16分。结课测验30%知识40考核内容：学科动态、概念、微观机理、影响因素考试题型：选择、判断、综合评价细则：选择和判断等客观题每题1.5分，综合题主要考察学生运用各类性能的相关基础知识，进行材料性能设计、优化的能力，并在设计过程中体现创新意识。具体分值根据题目数量调整。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锂离子电池概述1.1电池的发展1.2高性能电池的参数1.3锂离子电池的诞生过程和专业术语1.4锂离子电池的原理及特点1.5锂离子电池的结构锂离子电池材料的发展概况；1.6锂离子电池相关基础知识、充放电曲线的测试及解析。作业、课堂练习、结课测验课程目标1、3第二单元锂离子电池材料2.1锂离子电池正极材料的选择要求2.2锂离子电池负极材料的选择要求2.3电解质的选择要求2.4锂离子电池材料的一些研究方法3.1碳材料的发展和性能3.2石墨化碳负极材料3.3无定形碳材料3.4碳材料的改性3.5碳负极材料与电解质之间的界面4.1嵌入型负极材料4.2合金型负极材料4.3转化型负极材料4.4其他负极材料5.1正极材料5.2电解液5.3隔膜作业、课堂练习、课堂讨论，结课测验课程目标1、2、3第三单元锂离子电池电极制备与电池组装测试6.1电极浆料的制备与涂膜6.2纽扣电池的组装6.3电池的测试与数据处理作业、课堂练习、课堂讨论、结课测验课程目标1、2、3六、使用教材、相关推荐书目及课程资源（一）使用教材吴宇平等编著，《锂离子电池-应用与实践》（第二版），化学工业出版社，2012年；（二）相关推荐书目1.伊廷锋、谢颖主编：《锂离子电池电极材料》，化学工业出版社，2019年版；2.义夫正树主编：《锂离子电池：科学与技术》，化学工业出版社，2016年版；3.黄可龙等编著，《锂离子电池原理与关键技术》，化学工业出版社，2019年