《動力電池技術(shù)》教學大綱

《動力電池技術(shù)》教學大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：03154331課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學分：2學分學時：32學時（理論32學時）先修課程：新能源材料與器件導論、新能源材料A、化學電源設(shè)計與制造等后續(xù)課程：畢業(yè)設(shè)計適用專業(yè)：新能源材料與器件開課單位：材料科學與工程學院一、課程說明《動力電池技術(shù)》是新能源材料與器件專業(yè)選修的一門課程。本課程隨著動力電池及其他關(guān)鍵技術(shù)難題的突破，電動汽車技術(shù)性能將進一步提高，制造和使用成本逐漸降低，電動汽車必將得到迅速發(fā)展。為適應電動汽車的發(fā)展，本課程主要內(nèi)容包括電動汽車與動力電池概述、蓄電池、鉛酸電池、鋰離子電池、其他蓄電池、輔助儲能裝置、蓄電池的使用、燃料電池，以使學生能系統(tǒng)了解動力電池及輔助儲能裝置，為今后正確使用電動汽車、研究與開發(fā)電動汽車或動力電池打下良好的基礎(chǔ)。二、課程目標通過本課程的學習，使學生達到如下目標：課程目標1：能運用工程專業(yè)知識，解決新能源材料與器件領(lǐng)域中產(chǎn)品設(shè)計、制造、科技開發(fā)、應用研究等工程技術(shù)問題。能夠運用相關(guān)知識，并通過文獻研究分析新能源材料與器件專業(yè)相關(guān)復雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。課程目標2：能夠根據(jù)特定需要設(shè)計出滿足新能源材料制備和能源器件組裝過程的工藝流程，具有對設(shè)計進行集成的能力。能夠理解和評價針對新能源材料與器件相關(guān)工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。課程目標3：理解與動力電池生產(chǎn)相關(guān)企業(yè)標準、行業(yè)標準、國家標準、法律法規(guī)及相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)、行業(yè)政策和國際競爭；使學生豎立正確的科技理念、職業(yè)操守及時代責任感，培養(yǎng)為國家動力電池高質(zhì)量生產(chǎn)及技術(shù)發(fā)展的使命感。三、課程目標與畢業(yè)要求《動力電池技術(shù)》課程教學目標對新能源材料與器件專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學目標與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度1.工程知識1.3掌握相關(guān)自然科學知識、工程基礎(chǔ)知識和思維方法，并能將其應用于解決新能源材料與器件專業(yè)相關(guān)復雜工程問題。課程目標1：能運用工程專業(yè)知識，解決新能源材料與器件領(lǐng)域中產(chǎn)品設(shè)計、制造、科技開發(fā)、應用研究等工程技術(shù)問題。能夠運用相關(guān)知識，并通過文獻研究分析新能源材料與器件專業(yè)相關(guān)復雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。課程目標3：理解與動力電池生產(chǎn)相關(guān)企業(yè)標準、行業(yè)標準、國家標準、法律法規(guī)及相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)、行業(yè)政策和國際競爭；使學生豎立正確的科技理念、職業(yè)操守及時代責任感，培養(yǎng)為國家動力電池高質(zhì)量生產(chǎn)及技術(shù)發(fā)展的使命感。H2.問題分析2.1能夠應用工程科學的基本原理，識別和判斷新能源材料與器件專業(yè)相關(guān)復雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。課程目標2：能夠根據(jù)特定需要設(shè)計出滿足新能源材料制備和能源器件組裝過程的工藝流程，具有對設(shè)計進行集成的能力。能夠理解和評價針對新能源材料與器件相關(guān)工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。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、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配理論部分的教學內(nèi)容、基本要求與學時分配見表2。表2教學內(nèi)容、基本要求與學時分配教學內(nèi)容教學要求，教學重點難點理論學時對應的課程目標1.電動汽車與動力電池概述1.1發(fā)展電動汽車的意義1.2電動汽車的發(fā)展概況1.3電動汽車的類型與特點1.4動力電池的特點與類型。教學要求：使了解汽車的發(fā)展概況及其在社會中的地位；深刻認識汽車對人類造成的負面影響；了解電動汽車的優(yōu)勢和類型；了解電動汽車發(fā)展過程和目前尚存在的關(guān)鍵問題；熟悉動力電池的特點與類型。重點：汽車對石油資源和環(huán)境的影響；電動汽車的展望與關(guān)鍵問題。難點：動力電池的類型。412.蓄電池概述2.1化學電源概述2.2蓄電池簡介教學要求：熟悉化學電池的組成和類型；掌握蓄電池的性能參數(shù)和常用術(shù)語；了解蓄電池的缺點和各類電動汽車對蓄電池的要求；了解蓄電池的發(fā)展過程和展望。重點：化學電池的必要條件；化學電池的組成原理；蓄電池的不足。難點：蓄電池的性能參數(shù)。413.鉛酸電池3.1鉛酸電池概述3.2鉛酸電池的正負極3.3鉛酸電池的特性教學要求：熟悉鉛酸電池的組成、工作原理及結(jié)構(gòu)類型，了解鉛酸電池正負極板的構(gòu)成、結(jié)構(gòu)與工藝及性能的改善，理解鉛酸電池的特性及性能影響因素。重點：鉛酸電池的成流反應，鉛酸電池的構(gòu)造，鉛酸電池的密封技術(shù)。難點：鉛酸電池的正負極。414.鎳氫電池4.1鎳氫電池的基本原理與構(gòu)成4.2鎳氫電池的正極4.3鎳氫電池的負極4.4鎳氫電池組4.5鎳氫電池的特點教學要求：熟悉鎳氫電池的組成、工作原理及結(jié)構(gòu)類型；了解鎳氫電池正負極的構(gòu)成、充放電機理與性能改善，理解鎳氫電池的特性。重點：鎳氫電池的基本原理；鎳氫電池的正極材料；鎳氫電池的負極材料；鎳氫電池組及鎳氫電池特性。415.鋰離子電池5.1鋰離子電池的基本原理與結(jié)構(gòu)5.2鋰離子電池的正極5.3鋰離子電池的負極材料5.4鋰離子電池的電解質(zhì)5.5隔膜與粘結(jié)劑5.6鋰離子電池的特性教學要求：熟悉鋰離子電池的組成、工作原理及結(jié)構(gòu)類型，了解鋰離子電池正負極的構(gòu)成、充放電機理與性能改善，理解鋰離子電池特性。重點：鋰離子電池構(gòu)成與成流反應；鋰離子電池正負極材料；碳素材料的結(jié)構(gòu)類型及特性；鋰離子電池的特性。436.其他蓄電池6.1其他鎳系蓄電池6.2金屬空氣電池6.3ZEBRA電池教學要求：了解鎳鎘電池、鎳鋅及鎳鐵等鎳系電池和金屬空氣電池的組成、工作原理及結(jié)構(gòu)類型，了解其他動力電池的特點以及研究與發(fā)展概況。重點：其他鎳系電池的成流反應；其他鎳系電池結(jié)構(gòu)與性能特點；鋅空氣電池結(jié)構(gòu)與性能特點；鋁空氣電池結(jié)構(gòu)與性能特點。427.輔助儲能裝置7.1概述7.2超級電容7.3飛輪電池教學要求：了解化學電池的特點與不足，熟悉超級電容與飛輪電池的組成、原理及特點。重點：超級電容的儲能原理；飛輪電池的充放電原理。328.蓄電池的使用8.1蓄電池的充電8.2蓄電池性能與狀態(tài)的測試8.3蓄電池管理系統(tǒng)教學要求：了解蓄電池的基本充電方法及常用快速充電方法；掌握蓄電池性能檢測內(nèi)容及檢測方法；熟悉蓄電池管理系統(tǒng)基本功能及組成；了解各管理子系統(tǒng)作用及工作原理。重點：蓄電池的快速充電；蓄電池的性能指標與測試；蓄電池SOC的測試方法；BMS的功能及構(gòu)成。319.燃料電池9.1燃料電池概述9.2質(zhì)子交換膜燃料電池9.3堿性燃料電池9.4磷酸燃料電池9.5直接甲醇燃料電池9.6燃料電池電動汽車概述教學要求：熟悉燃料電池的基本概念；了解燃料電池的特點、應用及發(fā)展概況；了解燃料電池的基本組成、類型及工作原理；理解質(zhì)子交換膜燃料電池、堿性燃料電池、磷酸燃料電池及甲醇燃料電池的發(fā)電原理及特點；熟悉燃料電池電動汽車的特點、工作方式及未來的發(fā)展趨勢。重點：燃料電池的特點、與蓄電池的異同、與輔助動力單元的異同，以及燃料電池的發(fā)電原理、類型。22合計32五、教學方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享等教學手段完成課程教學任務和相關(guān)能力的培養(yǎng)。開發(fā)學生的潛能，培養(yǎng)學生思考問題、分析問題和解決問題的能力；以“少而精”為原則，精選教學內(nèi)容，精講多練，提供靈活的自主學習平臺。六、課程資源1.推薦教材：麻友良主編.新能源汽車動力電池技術(shù)（第2版）[M].北京:北京大學出版社.2020.2.參考書：（1）楊貴恒.化學電源技術(shù)及其應用[M].北京:化學工業(yè)出版社.2017.（2）孫克寧.現(xiàn)代化學電源[M].北京:化學工業(yè)出版社.2017.（3）郭炳焜.化學電源—電池原理及制造技術(shù)[M].長沙:中南大學出版社.2009.3.期刊：（1）王洪.對未來鉛酸蓄電池的需求分析及預期[J].電源技術(shù),2016,40(4):935-937.（2）陳云貴.先進鎳氫電池及其關(guān)鍵電極材料[J].金屬功能材料,2017,24(1):1-24.（3）吳嬌楊.鋰離子電池和金屬鋰離子電池的能量密度計算[J].儲能科學與技術(shù),2016,5(4):443-453.（4）黃靜.車用燃料電池電堆功率密度提升關(guān)鍵技術(shù)研究綜述[J].廣東化工,2022,49(20):102-104.（5）ChoiJW,AurbachD.Promiseandrealityofpost-lithium-ionbatterieswithhighenergydensities.NatureReviewsMaterials,2016,1(4):16013.4.網(wǎng)絡資源：（1）許峰.湖南大學公開課:化學與能源[EB/OL].2015./movie/2015/1/8/9/MAEBTO9B4_MAIUOD689.html?recomend=2.（2）陶文銓.西安交通大學公開課:能源的高效利用[EB/OL].2013./special/cuvocw/gaoxiaoliyong.html.七、課程考核對課程目標的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標123過程性考核課堂表現(xiàn)12（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進行考核，滿分100分。（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√523線上學習12（1）根據(jù)線上依托平臺統(tǒng)計的隨堂練習完成情況、階段測試等進行考核，滿分100分。（2）以線上學習平臺的統(tǒng)計成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?32作業(yè)16（1）主要考核學生對各章節(jié)知識點的復習、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭?010期末考核60開卷考試?！獭獭?5205合計：100分553510八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以簽到、平時作業(yè)、視頻觀看及開卷考試等方式對學生進行考核評價。考核基本要求：核總成績由期末試卷成績和過程性考核成績組成。其中：期末試卷成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類型為填空題、選擇題、判斷題、簡答題和分析題等類型，試卷中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，簡答題、分析題不低于50%；課堂表現(xiàn)、平實作業(yè)及視頻觀看等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和考試試題分值分配應與教學大綱各章節(jié)的學時基本成比例。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表5。表4過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)30出勤率100%，不遲到早退；筆記完整，積極參與教學活動，踴躍回答問題，準確率大于90%。出勤率100%，不遲到早退；筆記完整，認真參與教學活動，回答問題準確率大于80%。曠課1次；筆記不完整，偶爾參與教學活動，回答問題準確率大于70%。曠課兩次；上課不認真，上課不記筆記，偶爾參與教學活動。無故曠課三次以上，上課不認真，上課不記筆記，不參與教學活動。作業(yè)40作業(yè)完整，思路清晰，準確率大于