《化学电源设计与工艺学》课程教学大纲

《化学电源设计与工艺学》课程教学大纲

课程名称化学电源设计与工艺学英文名称ChemicalPowerSupplyDesignandTechnology课程编码180520031课程类型专业选修课程课程级别专业课程学分数2先修课程物理化学、分析测试技术学时数32其中实验学时

其中实践学时

适用范围化学工程与工艺专业制定单位化学化工学院

一、教学大纲说明（一）课程的性质、地位、作用和任务化学电源设计与工艺学课程是化学工程与工艺专业材料模块的选修课，该课程的设立结合了当今世界电源工艺发展的趋势，即发展新型化学电源设计及其工艺学。课程的作用和任务是介绍化学电源设计及工艺学及化学电源的发展动态和基本原理，拓宽学生的知识面，培养学生的前期专业课程知识的应用能力，以适应电源工业的迅速发展的要求。（二）课程教学目标及其与本专业毕业要求的对应关系序号课程教学目标毕业要求1理解各种化学电源：蓄电池、锂离子电池、燃料电池及超级电容器等新型能源的原理、方法和技术。毕业要求1．具有从事化学工程专业工作所需的相关数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能运用这些知识解决化工过程中涉及的复杂工程问题。能够应用材料学、电化学及化学工程的相关知识分析复杂的能源体系。

2以电化学，化学工程及无机材料等交叉学科为基础，了解新型化学电源研究前缘领域发展现状。毕业要求10：能够就化工过程的工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，并具备一定的国际视野。对化学电源领域发展现状进行讨论、分析及归纳能力。

3能够归纳新型电源领域的相关资料，提出新型电源的研究现状和器件组装技术方案。毕业要求12：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。提出化学电源材料的制备方案及器件构造工艺的的能力。

（三）课程教学方法与手段结合多媒体方式，采用课堂讲授、专题讨论等教学方法和手段。在课堂讲授中注重基本理论的讲述，及理论在化学电源设计及工艺学中的应用，加深学生对新能源技术的理解。（四）课程与其它课程的联系物理化学、无机化学、分析测试与表征及化学反应工程等课程是化学电源设计及工艺学课程的基础，本课程是综合性课程，其中涉及多个学科，如电化学、化学工程、电子学及材料学等，课程的学习有助于学生毕业论文及设计等环节。（五）教材与教学参考书教材：史鹏飞，《化学电源工艺学》，哈尔滨工业大学出版社，2006年3月教学参考书：1.郭炳焜等，《化学电源—电池原理及制造技术》，2005.05月。2.杨贵恒等，《化学电源技术及其应用》，化学工业出版社，2017.06月。3.蔡克迪，《化学电源技术》，化学工业出版社，2016.05月。

二、课程的教学内容、重点和难点第一章化学电源概述

教学要求：了解化学电源的基本概念和理论基础、掌握化学电源的组成及工作原理、明确本课程的教学目标与要求。

教学内容：1.化学电源分类；2.化学电源的发展概况。

重点：化学电源的工作原理与组成结构

第二章锌-二氧化锰电池

教学要求：了解Zn-MnO2电池的基本概念和理论基础、掌握Zn-MnO2电池的电池反应及工作原理、明确本课程的教学目标与要求。

教学内容：锌-二氧化锰电池的工作原理和分类。

重点：锌-二氧化锰锰电池的主要性能和制备工艺

第三章铅酸蓄电池

教学要求：了解铅酸蓄电池基本原理的基本概念和理论基础、掌握铅酸蓄电池的电池反应及工作原理、二氧化铅正极和铅负极、铅酸蓄电池的电性能，铅酸蓄电池制造工艺原理明确本课程的教学目标与要求。

教学内容：铅酸蓄电池的基本原理和性能。

第四章镉-镍蓄电池

教学要求：了解镉镍蓄电池基本原理的基本概念和理论基础、Cd-NiOOH蓄电池的工作原理；氧化镍电极的工作原理；镉电极的工作原理；密封Cd-Ni00H蓄电池；

Cd-NiOOH蓄电池的电性能；Cd-NiOOH蓄电池的制造工艺，明确本课程的教学目标与要求。

教学内容：镉镍电池工作原理和分类。

重点：镉镍电池的密封工艺和制造工艺。

第五章氢-镍电池

教学要求：了解氢-镍蓄电池基本原理的基本概念和理论基础、高压H2-NiOOH电池；MH-NiOOH电池；储氢合金电极；MH-NiOOH电池的性能，明确本课程的教学目标与要求。

教学内容：氢镍电池的组成和工作原理。

重点：高容量和高功率型氢镍电池的开发。

第六章锌-氧化银电池

教学要求：了解锌-氧化银电池基本原理的基本概念和理论基础、Zn-AgO电池的工作原理；锌负极；氧化银电极；Zn-AgO电池的电性能；Zn-AgO电池的制造工艺，明确本课程的教学目标与要求。

教学内容：锂电池的原理和组成。

重点：锌-氧化银电池性能提高。

第七章锂电池

教学要求：掌握锂电池基本原理；锂电池的组成；锂电池的种类；Li-MnO2电池；Li-SO2电池；Li-(CRx)n电池；

Li-SOCl2电池；Li-I2电池。

教学内容：1.

锂电池的构造及基本原理；2.锂可充电电池的最新技术；

3.

锂电池正极材料分类及结构；4.Li-MnO2电池；5.Li-SO2电池；6.Li-(CRx)n电池；7.Li-SOCl2电池。

重点：锂电池原理。

难点：锂电池的组装。

第八章锂离子电池

教学要求：掌握锂离子可充电电池的基本原理，了解锂离子电池及动力电池的发展现状。了解锂离子电池材料的种类、结构及新型电极材料的发展；掌握LiFePO4及三元材料的性能。掌握石墨层间化合物材料的结构与性能。

教学内容：1.

锂离子电池的构造及基本原理；2.锂离子可充电电池的最新技术；

3.

锂离子电池正极材料分类及结构；4.LiFePO4及三元材料的结构与性能；5.锂离子电池5V级正极活性物质的电子状态；6.锂离子电池新型正极电极材料；7.锂锰尖晶石的相关系与结构；8.石墨层间化合物及MCMB系负极材料；

9.硅碳负极材料及合金负极材料。

重点：锂离子电池原理；LiNiCoMnO正极活性物质的合成与充放电特性。

难点：正极材料的相关系与结构。合金负极材料结构与储锂机理。

第九章燃料电池

教学要求：了解燃料电池系统的结构及基本原理，掌握气体扩散电极的构造及特点；电催化基本原理及表征方法；固体氧化物燃料电池电堆的应用。

教学内容：1.燃料电池系统简介及基本原理；2.多孔电极与气体扩散电极；3.电催化剂材料；4.双极板材料与流场；5.隔膜材料。6.碱性燃料电池原理、材料、特点及应用；7.质子交换膜燃料电池原理、材料、特点及应用；8.电极结构及电催化剂、电催化氧还原、氢气氧化原理；三合一膜电极组件及制备技术；9.电池堆组装技术及结构；车用燃料电池系统及燃料电池示范样车；直接甲醇燃料电池原理及特点。10.固体氧化物电池原理及特点；固体氧化物电解质材料的结构及特点；阳极、阳极材料结构及特点；双极连接及密封材料；管式固体氧化物燃料电池堆、平板式固体氧化物燃料电池堆结构及试验电站。

重点：多孔电极与气体扩散电极。质子交换膜燃料电池电极材料结构及制备技术。

难点：电催化材料作用机理。电催化氧还原、甲醇氧化原理。固体氧化物电池中氧传递过程。

第十章其它化学电源

教学要求：了解其它新型化学电源。

教学内容：钠-硫电池；固体电解质电池；热电池；锌-空气电池。。

重点：其它新型化学电源的种类。

难点：固态电解质的制备。

三、学时分配教学内容其中：各教学环节学时分配

章节主要内容学时分配讲授实验讨论习题实践在线学习其它支撑课程教学目标第一章化学电源概论64

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1、2第二章锌-二氧化锰电池22

1、2第三章铅酸蓄电池22

1、2第四章镉-镍蓄电池22

1、2第五章氢-镍电池22

1、2第六章锌-氧化银电池2