《锂离子电池-应用与实践》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

二、课程目标

（一）总体目标：

《锂离子电池-应用与实践》是门专业选修课程，且为学位课程。课程旨在为学生提供一个了解锂离子电池行业的入门介绍，使学生能够对本专业方向形成整体认识，了解锂离子电池的发展、研究领域和主要问题，熟悉专业的知识体系，掌握锂离子电池组装测试的基本技能，为毕业后的学术或科研工作打下必要的专业基础。在专业态度上养成良好的自学和努力意识，培养对锂离子电池领域的热情，并在一定程度上明确和建立今后发展的专业方向，为个人专业的职业发展提供导向。

（二）课程目标：

作为一门专业选修课程，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。

课程目标1：

 1．1通过锂离子电池发展过程和原理的学习，对锂离子电池的诞生过程形成正确的认识，使其对新能源的发展过程具有一定的认知。

 1．2 通过对锂离子电池专业术语的学习，使其能够理解相关专业的词汇。

课程目标2：

2．1对锂离子电池材料的选择要求进行学习，使学生具有对正、负极材料的综合性能进行评价的能力。

2.2 通过对材料测试方法的学习，使学生掌握对材料性能进行评价的基本方法。

课程目标3：

3．1通过对碳材料包括无定形和石墨化碳材料的储锂性能及机理分类学习，使其对锂离子电池的负极碳材料进行较为全面的认知。

3．2通过负极界面SEI的学习，使学生了解界面在锂离子电池中的重要性。

课程目标4：

4．1对非碳基负极材料包括嵌入型、合金型、转化型等负极材料的学习。

4．2充分认识各种负极材料的优缺点。

4．3对下一代锂离子电池负极材料的发展方向进行了解。

课程目标5：

5．1对正极材料、电解液和隔膜的基本分类、组成和性能等方面的学习。

5．2对锂离子电池的其他重要组成材料进行全面的了解。

5．3能够对市场上正在使用的相关材料进行评价并了解其大致的研发方向

课程目标6：

6．1通过对电极的制备和电池组装测试等实验操作，使学生掌握基本的锂离子电池组装工艺和对电池材料的测试方法，使其能够在相关方向的科研工作中具有基本的专业技能。

（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系

表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表

三、教学内容

第一章 锂离子电池概述

1.教学目标

掌握锂离子电池的工作原理；熟悉电池的发展史；了解锂二次电池和锂离子电池的区别。

2.教学重难点

锂离子电池的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.教学内容

第一节 电池的发展

第二节 高性能电池的参数

第三节 锂离子电池的诞生过程和专业术语

第四节 锂离子电池的原理及特点

第五节  锂离子电池的结构

4.教学方法

讲授法，分组讨论法。

5.教学评价

思考回答下列问题：

锂二次电池和锂离子电池的本质区别在哪里？

第二章 锂离子电池主要材料的选择要求及其研究方法

1.教学目标

了解锂离子电池正、负极材料以及电解质的选择要求；熟悉锂离子电池主要材料的研究方法。

2.教学重难点

锂离子电池正、负极材料的特性和选择标准；材料的分析测试方法。

3.教学内容

第一节 锂离子电池正极材料的选择要求

第二节 锂离子电池负极材料的选择要求

第三节 电解质的选择要求

第四节 锂离子电池材料的一些研究方法

4.教学方法

讲授法，自主学习，实验法。

5.教学评价

思考回答下列问题：

粉末类电极材料的关键表征方法有哪些？

第三章 碳负极材料

1.教学目标

掌握碳负极材料与电解质之间的界面SEI膜的作用；熟悉碳负极材料的改性方法。

2.教学重难点

SEI膜的形成机理及作用。

3.教学内容

第一节 碳材料的发展和性能

第二节 石墨化碳负极材料

第三节 无定形碳材料

第四节 碳材料的改性

第五节 碳负极材料与电解质之间的界面

4.教学方法

讲授法，自主学习法。

5.教学评价

思考回答下列问题：

石墨类负极材料的充放电特性有哪些？碳负极表面的固体电解质相界面是什么？有何功能？

第四章 非碳基负极材料

1.教学目标

掌握三类非碳基负极材料的储锂反应机制；了解多种非碳基负极材料的制备和改性方法。

2.教学重难点

非碳基负极材料的反应机制和理论容量计算。

3.教学内容

第一节 嵌入型负极材料

第二节 合金型负极材料

第三节 转化型负极材料

第四节 其他负极材料

4.教学方法

讲授法，分组讨论法。

5.教学评价

思考回答下列问题：

按照反应机制，非碳基负极材料主要分为哪几类？

第五章 正极材料、隔膜、电解液

1.教学目标

掌握几种商业化正极材料的脱嵌锂反应；了解几种正极材料的制备方法；了解隔膜的组成和加工方法；熟悉电解液的配方。

2.教学重难点

几种商业化正极材料的类型和反应机理。

3.教学内容

第一节 正极材料

第二节 电解液

第三节 隔膜

4.教学方法

讲授法，分组讨论法。

5.教学评价

思考回答下列问题：

商用正极材料主要有哪些及其理论储锂容量如何计算?

第六章 电极制备与电池组装测试

1.教学目标

掌握正、负极极片的制备；掌握纽扣式全电池和半电池的组装；熟悉电池的测试程序。

2.教学重难点

几种商业化正极材料的类型和反应机理。

3.教学内容

第一节 电极浆料的制备与涂膜

第二节 纽扣电池的组装

第三节 电池的测试与数据处理

4.教学方法

讲授法，实验法。

5.教学评价

思考回答下列问题：

全电池的正、负极片活性物质质量如何匹配?

四、学时分配

表2：各章节的具体内容和学时分配表

五、教学进度

表3：教学进度表

六、教材及参考书目

 1． 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

 2． 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

七、教学方法

本课程课堂教学以讲授法、师生研讨法、学生自主学习法、实验法为主要的教学活动。

 1. 讲授法：围绕课程的核心内容，如锂离子电池基本原理、正负极材料分类、电解质组成等进行讲解。

 2. 讨论法：围绕各种正负极材料的优缺点、商业化正负极材料的选择标准、固体电解质相界面的功能等主题组织学生进行讨论。

 3．学生自主学习法：在教学过程中引导学生查阅相关文献资料，并进行自主阅读和学习总结。

 4. 实验法：通过在实验室进行实际操作，学习锂离子电池电极的制备和电池组装工艺流程。

八、考核方式及评定方法

（一）课程考核与课程目标的对应关系

表4：课程考核与课程目标的对应关系表

（二）评定方法

1．评定方法

平时成绩：30%（考勤与提问、作业），期末考试：70%（闭卷）

2．课程目标的考核占比与达成度分析

表5：课程目标的考核占比与达成度分析表

（三）评分标准

课程

目标

评分标准

90-100

75-89

60-74

＜60

优

良

中/合格

不合格

A

B

C

F

课程

目标1

完全了解锂离子电池的诞生过程，很好地掌握锂离子电池专业术语。

较好地了解锂离子电池的诞生过程，较好地掌握锂离子电池专业术语。

基本了解锂离子电池的诞生过程，基本掌握锂离子电池专业术语。

不了解锂离子电池的诞生过程，没有掌握锂离子电池专业术语。

课程

目标2

能够很好地对正、负极材料的综合性能进行评价，能够高质量地掌握对材料性能进行评价的基本方法。

能够较好地对正、负极材料的综合性能进行评价，能够较好地掌握对材料性能进行评价的基本方法。

基本能够对正、负极材料的综合性能进行评价，基本能够掌握对材料性能进行评价的基本方法。

不能够对正、负极材料的综合性能进行评价，不能够掌握对材料性能进行评价的基本方法。

课程

目标3

能够对锂离子电池的负极碳材料有很全面的认知，完全了解界面在锂离子电池中的重要性。

能够对锂离子电池的负极碳材料有较为全面的认知，较好地了解界面在锂离子电池中的重要性。

基本能够对锂离子电池的负极碳材料有一定的认知，基本了解界面在锂离子电池中的重要性。

能够对锂离子电池的负极碳材料有一定的认知，

了解界面在锂离子电池中的重要性。

课程

目标4

充分了解各种非碳基负极材料的优缺点，能够很好地了解下一代锂离子电池负极材料的发展方向。

较好地了解各种非碳基负极材料的优缺点，能够较好地了解下一代锂离子电池负极材料的发展方向。

基本了解各种非碳基负极材料的优缺点，基本了解下一代锂离子电池负极材料的发展方向。

不了解各种非碳基负极材料的优缺点，

了解下一代锂离子电池负极材料的发展方向。

课程

目标5

能够全面了解锂离子电池的其他重要组成材料，能够很好地对市场上正在使用的相关材料进行评价。

能够较为全面地了解锂离子电池的其他重要组成材料，能够较好地对市场上正在使用的相关材料进行评价。

基本能够了解锂离子电池的其他重要组成材料，基本能够对市场上正在使用的相关材料进行评价。

不能够了解锂离子电池的其他重要组成材料，

能够对市场上正在使用的相关材料进行评价。

课程

目标6

很好地掌握锂离子电池组装工艺和电池材料的测试方法。

较好地掌握锂离子电池组装工艺和电池材料的测试方法。

基本掌握锂离子电池组装工艺和电池材料的测试方法。

不能够掌握锂离子电池组装工艺和电池材料的测试方法。