《鋰離子電池設(shè)計(jì)與制造》教學(xué)大綱

《鋰離子電池設(shè)計(jì)與制造》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：03154381課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：1學(xué)分學(xué)時(shí)：16學(xué)時(shí)（理論16學(xué)時(shí)）先修課程：電化學(xué)原理A、化學(xué)電源設(shè)計(jì)與制造等后續(xù)課程：畢業(yè)設(shè)計(jì)適用專業(yè)：新能源材料與器件開課單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院一、課程說明《鋰離子電池設(shè)計(jì)與制造》是新能源材料與器件專業(yè)本科學(xué)生的專業(yè)選修課程。本課程主要講授鋰離子電池基本原理、電池設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)和鋰離子電池的關(guān)鍵制造工藝，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)解決生產(chǎn)實(shí)際中問題的能力，同時(shí)兼顧新技術(shù)、新工藝及其發(fā)展方向的介紹，為學(xué)習(xí)其他有關(guān)課程及以后從事技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：了解鋰離子電池的基本原理、組成和電池設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握鋰離子電池的制造工藝；并能將其用于新能源領(lǐng)域電源制造問題的恰當(dāng)表述，識(shí)別和判斷新能源材料與器件專業(yè)相關(guān)電源制造問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。課程目標(biāo)2：能正確分析設(shè)備對(duì)電池的要求，了解電池性能的影響因素，能夠選擇合適的參數(shù)進(jìn)行電池的設(shè)計(jì)，并能夠進(jìn)行鋰離子電池制造的工藝調(diào)控和缺陷預(yù)防。解決新能源材料與器件領(lǐng)域中產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、科技開發(fā)、應(yīng)用研究等工程技術(shù)問題。課程目標(biāo)3：理解鋰離子電池及電池材料等有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)以及相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、行業(yè)政策；控制電池質(zhì)量使產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)法規(guī)政策。課程目標(biāo)4：培養(yǎng)學(xué)生具有堅(jiān)定正確的政治方向，樹立科學(xué)的世界觀、人生觀和價(jià)值觀；培養(yǎng)學(xué)生理論和實(shí)際相結(jié)合、獨(dú)立思考和團(tuán)結(jié)合作相結(jié)合、創(chuàng)新思維和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)相結(jié)合解決實(shí)際問題的綜合素質(zhì)；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、良好的勞動(dòng)習(xí)慣和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《鋰離子電池設(shè)計(jì)與制造》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)新能源材料與器件專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.1掌握數(shù)學(xué)、自然科學(xué)領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)知識(shí)、工程基礎(chǔ)知識(shí)，并能將其用于本領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的恰當(dāng)表述。課程目標(biāo)1：了解鋰離子電池的基本原理、組成和電池設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握鋰離子電池的制造工藝；并能將其用于新能源領(lǐng)域電源制造問題的恰當(dāng)表述，識(shí)別和判斷新能源材料與器件專業(yè)相關(guān)電源制造問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。課程目標(biāo)3：理解鋰離子電池及電池材料等有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)以及相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、行業(yè)政策；控制電池質(zhì)量使產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)法規(guī)政策。H1.4能運(yùn)用工程專業(yè)知識(shí)，解決新能源材料與器件領(lǐng)域中產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、科技開發(fā)、應(yīng)用研究等工程技術(shù)問題。課程目標(biāo)2：能正確分析設(shè)備對(duì)電池的要求，了解電池性能的影響因素，能夠選擇合適的參數(shù)進(jìn)行電池的設(shè)計(jì)，并能夠進(jìn)行鋰離子電池制造的工藝調(diào)控和缺陷預(yù)防。解決新能源材料與器件領(lǐng)域中產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、科技開發(fā)、應(yīng)用研究等工程技術(shù)問題。2.問題分析2.1能夠應(yīng)用工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別和判斷新能源材料與器件專業(yè)相關(guān)復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。課程目標(biāo)1：了解鋰離子電池的基本原理、組成和電池設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握鋰離子電池的制造工藝；并能將其用于新能源領(lǐng)域電源制造問題的恰當(dāng)表述，識(shí)別和判斷新能源材料與器件專業(yè)相關(guān)電源制造問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。課程目標(biāo)4：培養(yǎng)學(xué)生具有堅(jiān)定正確的政治方向，樹立科學(xué)的世界觀、人生觀和價(jià)值觀；培養(yǎng)學(xué)生理論和實(shí)際相結(jié)合、獨(dú)立思考和團(tuán)結(jié)合作相結(jié)合、創(chuàng)新思維和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)相結(jié)合解決實(shí)際問題的綜合素質(zhì)；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)、良好的勞動(dòng)習(xí)慣和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.鋰離子電池概述1.1鋰離子電池概述1.2鋰離子電池工作原理1.3鋰離子電池原材料1.4鋰離子電池性能教學(xué)要求：了解鋰離子電池的性能特點(diǎn)和應(yīng)用，理解鋰離子電池的工作原理，了解鋰離子電池常用的原材料。重點(diǎn)：鋰離子電池的組成及工作原理。難點(diǎn)：鋰離子電池的工作原理。21、2、42.鋰離子電池設(shè)計(jì)2.1電池設(shè)計(jì)中的相關(guān)理論2.2鋰離子電池設(shè)計(jì)過程2.3鋰離子電池設(shè)計(jì)示例教學(xué)要求：了解電池設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，掌握鋰離子電池設(shè)計(jì)的基本步驟、參數(shù)選擇范圍及計(jì)算方法，能夠根據(jù)使用要求進(jìn)行鋰離子電池的設(shè)計(jì)。重點(diǎn)：鋰離子電池設(shè)計(jì)步驟、參數(shù)選擇范圍及相關(guān)計(jì)算。難點(diǎn)：鋰離子電池設(shè)計(jì)中關(guān)鍵參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算。41、2、3、43.鋰離子電池制造工藝3.1制漿3.2涂布3.3輥壓3.4分切3.5裝配3.6焊接3.7化成3.8干燥教學(xué)要求：熟悉鋰離子電池制造的工藝流程，掌握制漿、涂布、輥壓、分切、裝配、焊接和化成等制造工序的工藝原理，了解各工序所用的典型設(shè)備，掌握工藝調(diào)控方法和缺陷預(yù)防的措施。重點(diǎn)：鋰離子電池的制造工藝，各工序的工藝原理，工藝調(diào)控方法和缺陷預(yù)防措施。難點(diǎn)：工藝調(diào)控方法和缺陷預(yù)防措施。81、2、3、44.鋰離子電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)4.1電池標(biāo)準(zhǔn)4.2材料標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)要求：了解鋰離子電池及相關(guān)材料的相關(guān)國(guó)家或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，掌握鋰離子電池的質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目及方法。重點(diǎn):鋰離子電池的質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目及方法。難點(diǎn):質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目及方法。21、2、3合計(jì)16五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)和案例教學(xué)等，盡可能把枯燥的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生積極思考，開發(fā)學(xué)生的潛能，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力；課下利用超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)，結(jié)合學(xué)習(xí)通資源，采用自學(xué)、分組任務(wù)等形式，鞏固課堂所學(xué)知識(shí)；采用QQ、微信等交流工具，加強(qiáng)和學(xué)生之間的交流和溝通。六、課程資源1.推薦教材：楊紹斌.鋰離子電池制造工藝原理與應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2019.2.參考書：（1）孫克寧.現(xiàn)代化學(xué)電源[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2017.（2）黃可龍.鋰離子電池原理與關(guān)鍵技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.（3）王力臻.化學(xué)電源設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.3.期刊：（1）劉芬,余克清,徐楊明.鋰離子電池主要生產(chǎn)工序及控制點(diǎn)[J].電池,2020,50(04):376-379.（2）楊時(shí)峰,薛孟堯,曹新龍,等.鋰離子電池漿料合漿工藝研究綜述[J].電源技術(shù),2020,44(02):291-294.（3）黃健航.新型儲(chǔ)能化學(xué)電源研究進(jìn)展[J].電源技術(shù),2020,44(06):793-798.（4）林乙龍,肖敏,韓東梅,等.鋰離子電池化成技術(shù)研究進(jìn)展[J].儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù),2021,10(1):50-58.（5）XinW,etal.Functionalseparatorforpromotinglithiumionmigrationanditsmechanismstudy[J].AppliedSurfaceScience,2021,542:148661.（6）Koohi-FayeghS,etal.Areviewofenergystoragetypes,applicationsandrecentdevelopments[J].JournalofEnergyStorage.2020,27:101047.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）劉瑞.山東科技大學(xué).《鋰離子電池》前沿課程.嗶哩嗶哩,2020./video/BV1Zi4y1x7b5?from=search&seid=6737198368752698816&spm_id_from=333.337.0.王曉敏.太原理工大學(xué)公開課:新能源材料概述.嗶哩嗶哩,2021./video/BV1K44y147SE/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=5c8428c1d621a9b2ab65c3136f073325.七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過程性考核成績(jī)和期末考核（大作業(yè)）成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)1234過程性考核課堂表現(xiàn)20（1）根據(jù)課堂出勤情況、隨堂測(cè)驗(yàn)和課堂回答問題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭獭?644作業(yè)30（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分。（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭獭?5105期末考核（大作業(yè)）50（1）大作業(yè)成績(jī)100分，以大作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。（2）主要考核鋰離子電池的設(shè)計(jì)及電池制造工藝設(shè)計(jì)、參數(shù)選擇等內(nèi)容。（3）考核形式及標(biāo)準(zhǔn)為：根據(jù)給定的要求進(jìn)行電池的結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)，要求電池結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)合理，參數(shù)選擇正確?！獭獭獭?014106合計(jì)：100分41301910八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、作業(yè)和期末考核（大作業(yè)）等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。考核基本要求：考核總成績(jī)由期末考核（大作業(yè)）成績(jī)和過程性考核成績(jī)組成。其中：期末考核（大作業(yè)）為100分（權(quán)重50%），主要內(nèi)容是根據(jù)給定的要求進(jìn)行電池的結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)，要求電池結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)合理；課堂表現(xiàn)、作業(yè)等過程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重50%）；過程性考核和大作業(yè)分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表4。表4過程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥70