《锂离子课程设计》课程教学大纲

《锂离子课程设计》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称锂离子课程设计课程编号330020097课程性质必修课课程类别集中实践环节开课单位新材料教研室授课学期第7学期学分/学时3/3周实施方式课程设计适用专业新能源材料与器件是否双语否先修课程电化学原理、锂离子电池材料、锂离子电池原理与技术、锂离子电池应用与实践后续课程毕业实习、毕业设计（论文）二、课程简介锂离子电池课程设计是新能源材料与器件专业重要的实践教学环节，是培养学生专业实践能力的重要过程和基本理论、基本知识深化的过程。通过本课程设计，加深对锂离子电池原理及组装工艺的理解与巩固，使学生具备的锂离子设计、生产和性能测试的理论知识；在能力方面，培养学生的自学能力，形成科学的逻辑思维方法，以提高综合分析问题、解决问题的能力。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：掌握锂离子电池的工作原理和特点、掌握原材料及设备的选取，电池的制备工艺设计，其中包括制片车间、装配车间、化成车间、包装车间及整个厂房的设计。课程目标2：掌握锂离子电池的生产工艺对电化学储锂性能的影响。利用锂离子电池的基本理论，分析、评价和解决锂离子电池工程制备、组装实际过程和问题。能够查阅和利用手册、文献、国家标准等资料，为锂离子电池实际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：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11-2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22-3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。3-2能够设计针对复杂新能源材料与器件工程问题的解决方案，设计满足特定需求的生产工艺流程和主要设备，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。4-1能够基于科学原理并采用科学方法对新能源材料与器件开发过程的复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与表征、并通过信息综合得到合理有效的结论。2.问题分析3.设计/开发解决方案4.研究课程目标36-1能够基于新能源材料与器件工程相关背景知识进行合理分析，评价工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任7-2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。6.工程与社会7.环境和可持续发展教学目标49-1能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。10-1能够就复杂新能源材料与器件工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。9

.个人和团队10.沟通四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容实践项目一资料收集和现场调查1.课程主要内容（1）明确整体目的了解锂离子电池课程设计的背景，目的及任务。（2）现场调查、收集资料现场调查：访问电池生产工厂或车间，了解电池制造的全过程，观察生产线、设备、工艺流程等。与现场工作人员交流，了解电池制造的关键技术、常见问题及解决方法。实地考察电池的储存、运输和使用环境，了解其对电池性能的影响。收集资料：收集相关锂离子电池产品的技术规格书、使用手册等，了解其性能指标、应用场景等。查找有关锂离子电池的学术研究论文、专利等，了解最新的研究动态和技术进展。调研市场上的锂离子电池产品，了解其价格、销售情况、用户反馈等。重点和难点重点：市场调研：了解锂离子电池在电动汽车、储能等领域的应用情况，以及市场需求和发展趋势。调查竞争强的产品特点、技术优势等，为后续的设计和优化提供参考。难点：用户调研：与锂离子电池的用户交流，了解他们对电池的性能、价格、寿命等方面的需求和期望。通过问卷调查等方式，收集用户对现有锂离子电池产品的满意度和改进意见。3.实施方式课程设计采用教师线上线下指导、学生独立完成的方式进行。在教师指导环节，指导教师向学生发放有关的课程设计背景资料，并向学生讲述课程设计的要求、步骤和方法。设计过程采取线上线下辅导，分散设计的方式进行。4.学习要求学生能够使用学术数据库和专业网站，如SciFinder、GoogleScholar等，查找和筛选关于锂离子电池的学术论文和技术报告。对收集到的资料进行分类整理，提取关键信息，如电池的组成、工作原理、性能参数等，并能够对这些信息进行分析和比较。将收集到的资料中的知识进行归纳和总结，形成对锂离子电池的整体理解，并能提出自己的见解和疑问。在工厂或车间实地观察锂离子电池的生产过程，记录关键工艺步骤、设备使用和操作流程。与现场工作人员和技术人员交流，了解他们在电池制造中的经验和遇到的问题，并能提出自己的问题。在安全的前提下，参与一些简单的电池制造或测试操作，加深对实际操作过程的理解。将现场调查的结果与之前收集的资料进行对比和分析，找出理论与实践的差异和联系。5.实践要求（1）实践属性：调查研究型（2）工作流程：分析任务书——明确设计目的——收集和调查相关资料（3）分组要求：设计过程以小组为单位，分为5组，每组约8人。（4）实践准备：学生应清晰地定义实践目标和希望通过这次实践得到的结果，以更加有针对性地进行资料收集和现场调查；根据现场调查和资料收集的结果，编写一份详细的报告，包括电池的基本组成、制造工艺、性能测试等内容。能够清晰地向小组成员或全班同学展示自己的调查结果和学习心得，并能够回答他人的疑问。根据实际调查和实验结果，反思自己在资料收集和现场调查中的不足之处，并提出改进方案。通过以上时间准备，学生们能够更加全面地了解锂离子电池的相关知识，为后续的课程设计和实验提供坚实的基础。同时，这种实践性的学习方法也有助于培养学生的观察能力、分析能力和解决问题的能力。（5）时间安排：2天（6）其他要求：无6.学生学习预期成果学生能够深入理解锂离子电池的工作原理，包括充电和放电过程中离子的传输、电极反应等。学生能够掌握锂离子电池的主要组成部件，包括正负极、电解液、隔膜等，并了解其制造工艺和技术要求。7.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑如下课程目标。课程目标1：掌握锂离子电池的工作原理和特点、掌握原材料及设备的选取，电池的制备工艺设计，其中包括制片车间、装配车间、化成车间、包装车间及整个厂房的设计。课程目标2：掌握锂离子电池的生产工艺对电化学储锂性能的影响。利用锂离子电池的基本理论，分析、评价和解决锂离子电池工程制备、组装实际过程和问题。能够查阅和利用手册、文献、国家标准等资料，为锂离子电池实际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。实践项目二整体方案设计课程主要内容掌握原材料及设备的选取，电池的制备工艺设计，其中包括制片车间、装配车间、化成车间、包装车间及成个厂房的设计：（1）掌握原材料的选取方法及其设计计算根据锂离子电池工厂设计规格和生产工艺流程，选择原材料；确定与原材料相关的工艺参数；根据设计产量及必要的原始数据计算、绘制流程图。（2）工艺设备选型与计算根据配方、生产性质、产量大小和工艺流程选择设备的型式；确定设备规格大小；计算、确定所需设备台数。2.重点和难点重点：选择合适的电极材料是锂离子电池设计的关键，需要同时考虑电化学性能、能量密度、安全性和成本等多个因素。难点：在保证性能和安全性的前提下，如何降低电池的成本也是设计中的一大挑战。这涉及到电极材料的选择、制备工艺的优化等方面。随着对环保问题的日益重视，如何在设计过程中考虑电池的回收和再利用也是一大难点。实施方式采用教师线上线下指导、学生独立完成的方式进行。学习要求学生需要具备基本的化学、材料科学和电化学理论知识，以便理解锂离子电池的运作原理以及各种原材料的作用。需要了解锂离子电池的生产工艺流程，理解每个步骤的原理和要求，以便选择合适的原材料和确定相关的工艺参数。实践属性：综合训练型（2）工作流程：查阅相关文献资料————明确设计目的——收集和调查相关资料——整体方案设计（3）分组要求：设计过程以小组为单位，分为5组，每组约8人。（4）实践准备：由于涉及到化学品和高温等操作，同学们需要具备强烈的安全意识，了解如何预防和处理潜在的安全风险。实际设计过程中可能需要同学沟通作，因此良好的团队合作能力是必不可少的。（5）时间安排：5天（6）其他要求：无6.学生学习预期成果通过锂离子电池的整体设计，学生能够深入理解锂离子电池的原理，掌握原材料的选择原则，熟悉生产工艺流程，掌握工艺参数的确定方法，具备产量计算和流程图绘制的能力，增强解决问题的能力。学生能够将所学知识应用到实际生产或科研项目中，实现学以致用。7.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑如下课程目标：课程目标1：掌握锂离子电池的工作原理和特点、掌握原材料及设备的选取，电池的制备工艺设计，其中包括制片车间、装配车间、化成车间、包装车间及整个厂房的设计。课程目标2：掌握锂离子电池的生产工艺对电化学储锂性能的影响。利用锂离子电池的基本理论，分析、评价和解决锂离子电池工程制备、组装实际过程和问题。能够查阅和利用手册、文献、国家标准等资料，为锂离子电池实际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：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。实践项目三提出对策和建议1.主要内容根据锂离子电池工厂设计规格和生产工艺流程，提出的一些对策和建议：加强技术创新和研发，不断改进生产工艺和设备，提高锂离子电池的性能和降低成本。加强原材料供应链的管理，确保原材料的稳定供应和质量一致性。优化生产工艺流程，提高生产效率和降低能耗，实现绿色生产。2.重点和难点重点：提出改善技术创新的对策和建议难点：提出优化生产工艺的对策和建议3.实施方式采用教师线上线下指导、学生独立完成的方式进行。4.学习要求根据设计产量和原始数据进行计算，需要学习者具备一定的数据分析能力。能够根据工艺流程和设计要求绘制流程图，需要同学们具备一定的绘图技能，可以使用专业的绘图软件。（1）实践属性：综合训练型（2）工作流程：查阅相关文献资料————明确设计目的——收集和调查相关资料——整体方案设计——提出对策和建议。（3）分组要求：设计过程以小组为单位，分为5组，每组约8人。（4）实践准备：学生应了解和熟悉国家或地区的相关锂离子电池标准；应研究改善环境质量的对策，包括技术手段、政策措施、经济手段等；应具备创新意识和创新能力，尝试提出新的改善环境质量的对策和建议；在提出对策和建议之前，学生应对其进行可行性分析和评估，考虑各种因素，如技术可行性、经济成本、社会接受度等，以确保提出的对策和建议具有实际可行性和可操作性。（5）时间安排：4天（6）其他要求：无5.实践要求由于技术不断发展，学习者应保持持续学习的态度，不断更新自己的知识和技能。在设计过程中要始终考虑到环境友好和社会责任，遵守工程伦理规范。6.学生学习预期成果能够综合运用所学知识，提出改善锂离子电池质量的对策和建议；能够对锂离子电池质量的改善对策和建议进行评估和判断，确保其可行性和有效性。7.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑如下课程目标：课程目标1：掌握锂离子电池的工作原理和特点、掌握原材料及设备的选取，电池的制备工艺设计，其中包括制片车间、装配车间、化成车间、包装车间及整个厂房的设计。课程目标3：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。实践项目四设计说明书的编写1.主要内容编写设计说明书，设计说明书包括目录，锂离子电池基础知识锂离子电池材料选择与制备，锂离子电池工艺流程设计，锂离子电池生产设备与辅助系统，锂离子电池生产环境与安全防护，锂离子电池性能测试与分析，课程设计总结与展望、标注参考文献等。2.重点和难点重点：设计说明的编写。难点：无3.实施方式采用教师线上线下指导、学生独立完成的方式进行。学习要求学生应了解锂离子课程设计的整体目的，明确课程设计说明书的具体要求，包括内容结构、格式规范等。学生应按照课程设计说明书的要求，撰写规范、准确、清晰的设计说明书，包括封面、目录、正文、参考文献等内容。5.实践要求（1）实践属性：综合训练型（2）工作流程：学习设计说明书的撰写规范——撰写设计说明书—工厂与生产工艺图（3）分组要求：每位同学独立完成（4）实践准备：充分了解课程设计说明书的撰写要求，掌握设计说明书的撰写规范和撰写方法。（5）时间安排：4天（6）其他要求：无6.学生学习预期成果通过本单元的学习，学生能够撰写规范、准确、清晰的课程设计说明书，包括封面、目录、正文、参考文献等内容，能够用CAD设计采样点布设示意图，并能够就自己的设计方案进行准确的表达，就设计方案的具体问题能够与同行进行良好沟通。7.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑如下课程目标：课程目标3.通过本课程设计的学习，能够规范撰写课程设计说明书，采用CAD设计采样点布设示意图，能够准确表达自己的设计方案，并就设计方案的具体问题与同行进行良好沟通，使学生逐步具备从事环境监测行业人员的基本能力和素质。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑实践内容实施方式支撑的课程目标学时安排实践项目一资料收集和现场调查教师线上线下指导、学生独立完成课程目标1、22天实践项目二整体方案设计教师线上线下指导、学生独立完成课程目标1、2、35天实践项目三提出对策和建议教师线上线下指导、学生独立完成课程目标1、34天实践项目四编写课程设计说明书教师线上线下指导、学生独立完成课程目标34天合计15天五、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/评价细则过程考核成绩40%学习态度40成绩的评定包括设计过程中学生的出勤情况、学生与指导教师之间的交流频次及质量、能否按时完成设计任务等，重在考察学生设计态度、独立工作能力等。设计方案及设计能力40考核学生的综合运用知识能力和实践能力、设计方案合理性，设计过程中是否考虑了方案对环境、社会、健康、安全等的影响。创新能力20在课程设计过程中，能够结合文献资料，对前人的工作提出创新，提出合理有效的改善环境质量的对策和建议。设计成果成绩40%设计说明书质量100考察设计说明书是否条理清晰、论述是否充分，文字是否通顺，是否符合设计说明书文本格式要求。采样点布设示意图是否清楚准确的表达了设计结果。答辩成绩20%答辩100重点考察学生的口头表达和分析解决问题能力。同时考察学生是否独立完成课程设计及对方案设计、规范的理解程度。各环节的考核标准见下表课程成绩构成及比例考核环节目标分值考核/评价细则ABCDE过程考核成绩（40%）学习态度4040363228≤24设计方案及实践能力4040363228≤24创新能力2020181614≤12设计成果成绩（40%）设计说明书质量100100908070≤60答辩成绩（20%）陈述和答辩能力100100908070≤60总成绩（二）课程考核对课程目标的支撑实践内容考核内容考核方式支撑的课程目标资料收集或现场调查了解锂离子电池课程设计的背景，目的及任务；掌握锂离子电池的工作原理；学习态度设计方案及实践能力课程目标1、2、3、4方案设计掌握原材料及设备的选取，电池的制备工艺设计，其中包括制片车间、装配车间、化成车间