《新能源材料与技术》课程教学大纲

《新能源材料与技术》课程教学大纲一、基本信息中文名称：新能源材料与技术英文名称：NewEnergyMaterialsandTechnology课程代码：16045103课程性质：专业选修课学分：1.5总学时：24（其中理论：24实验：0上机：0实践：0）适用学院及专业：材料科学与工程学院材料科学与工程专业先修课程：材料科学基础A、无机与分析化学、无机材料物理性能、无机结构与功能材料开课单位：材料科学与工程学院材料工程系材料科学与工程教研室二、课程地位与作用本课程面向基本学制为四年的本科生，是材料科学与工程专业的专业选修课之一。新能源材料是一类重要的新型无机材料，本课程在材料科学基础A、无机与分析化学等先修课程基础上，向学生讲授新能源领域的研究进展与发展现状，重点阐述锂离子电池材料技术、燃料电池材料技术、太阳能电池材料技术、反应堆核能材料技术等新能源材料与技术，力图体现学科专业发展的前沿，使学生获得较宽广的能源科学技术知识。通过本课程的学习，学生可以深化对其它课程所学知识的理解。三、课程教学目标本课程支撑毕业要求指标点2.3、3.2、7.1、7.2。学生通过该课程的学习，掌握新能源材料工程领域的基本理论和技术进展，具备材料科学前沿知识的探索力和洞察力，能通过自我学习扩大专业知识面和知识体系；使学生具有强烈的社会责任感，树立可持续发展观和科学发展观，增强环境保护意识；通过介绍我国科技工作者在科学研究中取得的创新性成果，培养学生的科研兴趣与科学创新意识。通过本课程的学习，学生应具备以下能力：目标1：理解锂离子电池的正负极材料、以质子交换膜型和固体氧化物为代表的燃料电池材料、硅半导体材料为代表的太阳能电池材料以及铀、氘、氚为代表的反应堆核能材料的基础理论和应用。（支撑毕业要求指标点2.3）目标2：能够综合考虑新能源材料及其技术的使用对社会、环境、安全等产生的影响，进行经济性与可行性分析。（支撑毕业要求指标点3.2）目标3：能够理解和评价新能源材料及其技术对环境和社会可持续发展的影响，能够考虑新能源材料应用与环境保护的相关问题。（支撑毕业要求指标点7.1、7.2）课程教学目标与毕业要求的关系矩阵教学目标毕业要求指标点教学方式考核方式目标12.3能够运用材料科学、材料工程的基本原理和方法，结合文献资料研究，对解决方案的各种影响因素进行分析，获得复杂工程问题的解决途径和有效结论。课堂讲授、典型案例、课程作业课程期末考试，课程作业目标23.2对技术问题解决方案进行分析、论证，确定方案的合理性；同时考虑社会与环境、安全与健康、法律与文化等因素，对方案进行经济性和可行性评价；课堂讲授、典型案例、上网查阅相关资料课程期末考试，课程作业目标37.1理解中国可持续的科学发展道路，以及材料科学与工程对于可持续发展的影响；7.2理解环境保护和可持续发展的理念和内涵，并能够站在环境保护和可持续发展的角度思考专业工程实践对环境和社会可持续发展的影响，评价产品周期中可能对人类和环境造成的损害和隐患，并提出合理的解决方案。典型案例、上网查阅相关资料课后讨论四、主要教学内容第1章绪论（2学时，支撑毕业要求指标点7.1、7.2）本章主要介绍新能源与新能源材料的概论知识，要求学生了解新能源与新能源材料的概念，人类社会对能源的需求和面临的诸多挑战，以及新能源材料的主要应用现状和研究进展。通过我国新能源材料与技术的发展概况和典型案例，培养学生严谨求实、勇于创新的科学态度和刻苦钻研的作风，培养学生的探索精神与科学创新意识；使学生树立可持续发展观和科学发展观。第2章锂离子电池材料（6学时，支撑毕业要求指标点2.3、7.2）本章主要介绍锂离子电池材料，要求学生掌握锂离子电池的工作原理，组成及设计思想，对锂离子电池的正、负极材料，隔膜材料和电解质材料有较深的了解，掌握这几种材料的应用和发展趋势。重点：锂离子电池的工作原理，掌握锂离子电池的正、负极材料，隔膜材料和电解质材料的各自特点及其在锂离子电池中的应用。第3章太阳能电池材料（6学时，支撑毕业要求指标点2.3、3.2、7.1、7.2）本章主要介绍太阳能电池材料的发展概况，工作原理，特性参数以及几种典型的太阳能电池及其材料，要求学生掌握太阳能电池的工作原理、测试条件、表征参数和等效电路等基础知识，了解几种典型的太阳能电池材料及其研究进展，了解太阳能电池的应用及全球光伏产业的发展。重点：太阳能电池的工作原理，晶体硅、非晶硅太阳能电池材料和II-VI族、III-V族化合物太阳能电池材料的特色与应用。第4章燃料电池材料（6学时，支撑毕业要求指标点2.3、3.2、7.2）本章介绍燃料电池的工作原理，系统组成，分类和燃料电池技术的发展和应用，要求学生学习和掌握质子交换膜型（PEMFC）、固体氧化物型（SOFC）、熔融碳酸盐型（MCFC）三种典型燃料电池的制备方法、基本知识和需要解决的关键技术问题。重点：燃料电池的工作原理，PEMFC、SOFC和MCFC的各自特点及其在燃料电池中的应用。第5章核能材料概述（2学时，支撑毕业要求指标点2.3、3.2、7.1、7.2）本章介绍核能的特点、分类及核能利用的现状和前景，要求学生了解裂变反应和聚变反应的原理和特征，了解核能材料中的辐照效应，辐照损伤现象及其对材料力学性能的影响。第6章其它新能源材料（2学时，支撑毕业要求指标点3.2、7.1、7.2）本章介绍风能、地热能、潮汐能等其他几种新能源及其材料的应用和发展趋势，要求学生了解新能源发电技术的基本原理和应用现状。通过新能源材料的应用现状分析，使学生理解并履行材料工程师的社会责任，能够在材料制备等工程实践中理解并遵守工程师职业道德和行为规范。五、教学方法本课程教学方法有课堂讲授，典型案例分析，学生自主上网查阅相关资料并汇报，具体根据教学内容和目标不同采取更合适的教学方法。课程授课以“讲授法”为主，通过多媒体与板书相结合，提高教学效果。利用“雨课堂”、“学习通”或“微助教”等线上教学方法实现考勤检查、课堂和课外学习互动、教学效果检测、教学课件上传、作业布置和知识扩展等。同时，鼓励学生对工程实际问题开展讨论，加深对所学知识的理解和掌握。推荐学生利用互联网资源、校园网资源（校园网数据库）、图书馆资源（期刊、专业文献）等多种手段获取信息，加深对教学内容的理解，拓展专业视野，紧跟行业发展前沿。六、课程考核和成绩评定方式课程考核采用平时考核和结课大作业相结合的方式，平时考核成绩占20%，结课大作业成绩占80%。七、教材及参考文献1、教材朱继平，新能源材料技术（第1版），北京，化学工业出版社，20152、主要参考教材和参考文献[1]《新能源材料科学与应用技术》编委会，新能源材料科学与应用技术（第1版），科学出版社，2016[2]李建保，李敬峰，新能源材料及其应用技术（第