《化學電源設計與工藝學》課程教學大綱

課程名稱化學電源設計與工藝學英文名稱ChemicalPowerSupplyDesignandTechnology課程編碼180520031課程類型專業選修課程課程級別專業課程學分數2先修課程物理化學、分析測試技術學時數32其中實驗學時

其中實踐學時

適用范圍化學工程與工藝專業制定單位化學化工學院

一、教學大綱說明（一）課程的性質、地位、作用和任務化學電源設計與工藝學課程是化學工程與工藝專業材料模塊的選修課，該課程的設立結合了當今世界電源工藝發展的趨勢，即發展新型化學電源設計及其工藝學。課程的作用和任務是介紹化學電源設計及工藝學及化學電源的發展動態和基本原理，拓寬學生的知識面，培養學生的前期專業課程知識的應用能力，以適應電源工業的迅速發展的要求。（二）課程教學目標及其與本專業畢業要求的對應關系序號課程教學目標畢業要求1理解各種化學電源：蓄電池、鋰離子電池、燃料電池及超級電容器等新型能源的原理、方法和技術。畢業要求1．具有從事化學工程專業工作所需的相關數學、自然科學、工程基礎和專業知識，并能運用這些知識解決化工過程中涉及的復雜工程問題。能夠應用材料學、電化學及化學工程的相關知識分析復雜的能源體系。

2以電化學，化學工程及無機材料等交叉學科為基礎，了解新型化學電源研究前緣領域發展現狀。畢業要求10：能夠就化工過程的工程問題與業界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，并具備一定的國際視野。對化學電源領域發展現狀進行討論、分析及歸納能力。

3能夠歸納新型電源領域的相關資料，提出新型電源的研究現狀和器件組裝技術方案。畢業要求12：具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應發展的能力。提出化學電源材料的制備方案及器件構造工藝的的能力。

（三）課程教學方法與手段結合多媒體方式，采用課堂講授、專題討論等教學方法和手段。在課堂講授中注重基本理論的講述，及理論在化學電源設計及工藝學中的應用，加深學生對新能源技術的理解。（四）課程與其它課程的聯系物理化學、無機化學、分析測試與表征及化學反應工程等課程是化學電源設計及工藝學課程的基礎，本課程是綜合性課程，其中涉及多個學科，如電化學、化學工程、電子學及材料學等，課程的學習有助于學生畢業論文及設計等環節。（五）教材與教學參考書教材：史鵬飛，《化學電源工藝學》，哈爾濱工業大學出版社，2006年3月教學參考書：1.郭炳焜等，《化學電源—電池原理及制造技術》，2005.05月。2.楊貴恒等，《化學電源技術及其應用》，化學工業出版社，2017.06月。3.蔡克迪，《化學電源技術》，化學工業出版社，2016.05月。

二、課程的教學內容、重點和難點第一章化學電源概述

教學要求：了解化學電源的基本概念和理論基礎、掌握化學電源的組成及工作原理、明確本課程的教學目標與要求。

教學內容：1.化學電源分類；2.化學電源的發展概況。

重點：化學電源的工作原理與組成結構

第二章鋅-二氧化錳電池

教學要求：了解Zn-MnO2電池的基本概念和理論基礎、掌握Zn-MnO2電池的電池反應及工作原理、明確本課程的教學目標與要求。

教學內容：鋅-二氧化錳電池的工作原理和分類。

重點：鋅-二氧化錳錳電池的主要性能和制備工藝

第三章鉛酸蓄電池

教學要求：了解鉛酸蓄電池基本原理的基本概念和理論基礎、掌握鉛酸蓄電池的電池反應及工作原理、二氧化鉛正極和鉛負極、鉛酸蓄電池的電性能，鉛酸蓄電池制造工藝原理明確本課程的教學目標與要求。

教學內容：鉛酸蓄電池的基本原理和性能。

第四章鎘-鎳蓄電池

教學要求：了解鎘鎳蓄電池基本原理的基本概念和理論基礎、Cd-NiOOH蓄電池的工作原理；氧化鎳電極的工作原理；鎘電極的工作原理；密封Cd-Ni00H蓄電池；

Cd-NiOOH蓄電池的電性能；Cd-NiOOH蓄電池的制造工藝，明確本課程的教學目標與要求。

教學內容：鎘鎳電池工作原理和分類。

重點：鎘鎳電池的密封工藝和制造工藝。

第五章氫-鎳電池

教學要求：了解氫-鎳蓄電池基本原理的基本概念和理論基礎、高壓H2-NiOOH電池；MH-NiOOH電池；儲氫合金電極；MH-NiOOH電池的性能，明確本課程的教學目標與要求。

教學內容：氫鎳電池的組成和工作原理。

重點：高容量和高功率型氫鎳電池的開發。

第六章鋅-氧化銀電池

教學要求：了解鋅-氧化銀電池基本原理的基本概念和理論基礎、Zn-AgO電池的工作原理；鋅負極；氧化銀電極；Zn-AgO電池的電性能；Zn-AgO電池的制造工藝，明確本課程的教學目標與要求。

教學內容：鋰電池的原理和組成。

重點：鋅-氧化銀電池性能提高。

第七章鋰電池

教學要求：掌握鋰電池基本原理；鋰電池的組成；鋰電池的種類；Li-MnO2電池；Li-SO2電池；Li-(CRx)n電池；

Li-SOCl2電池；Li-I2電池。

教學內容：1.

鋰電池的構造及基本原理；2.鋰可充電電池的最新技術；

3.

鋰電池正極材料分類及結構；4.Li-MnO2電池；5.Li-SO2電池；6.Li-(CRx)n電池；7.Li-SOCl2電池。

重點：鋰電池原理。

難點：鋰電池的組裝。

第八章鋰離子電池

教學要求：掌握鋰離子可充電電池的基本原理，了解鋰離子電池及動力電池的發展現狀。了解鋰離子電池材料的種類、結構及新型電極材料的發展；掌握LiFePO4及三元材料的性能。掌握石墨層間化合物材料的結構與性能。

教學內容：1.

鋰離子電池的構造及基本原理；2.鋰離子可充電電池的最新技術；

3.

鋰離子電池正極材料分類及結構；4.LiFePO4及三元材料的結構與性能；5.鋰離子電池5V級正極活性物質的電子狀態；6.鋰離子電池新型正極電極材料；7.鋰錳尖晶石的相關系與結構；8.石墨層間化合物及MCMB系負極材料；

9.硅碳負極材料及合金負極材料。

重點：鋰離子電池原理；LiNiCoMnO正極活性物質的合成與充放電特性。

難點：正極材料的相關系與結構。合金負極材料結構與儲鋰機理。

第九章燃料電池

教學要求：了解燃料電池系統的結構及基本原理，掌握氣體擴散電極的構造及特點；電催化基本原理及表征方法；固體氧化物燃料電池電堆的應用。

教學內容：1.燃料電池系統簡介及基本原理；2.多孔電極與氣體擴散電極；3.電催化劑材料；4.雙極板材料與流場；5.隔膜材料。6.堿性燃料電池原理、材料、特點及應用；7.質子交換膜燃料電池原理、材料、特點及應用；8.電極結構及電催化劑、電催化氧還原、氫氣氧化原理；三合一膜電極組件及制備技術；9.電池堆組裝技術及結構；車用燃料電池系統及燃料電池示范樣車；直接甲醇燃料電池原理及特點。10.固體氧化物電池原理及特點；固體氧化物電解質材料的結構及特點；陽極、陽極材料結構及特點；雙極連接及密封材料；管式固體氧化物燃料電池堆、平板式固體氧化物燃料電池堆結構及試驗電站。

重點：多孔電極與氣體擴散電極。質子交換膜燃料電池電極材料結構及制備技術。

難點：電催化材料作用機理。電催化氧還原、甲醇氧化原理。固體氧化物電池中氧傳遞過程。

第十章其它化學電源

教學要求：了解其它新型化學電源。

教學內容：鈉-硫電池；固體電解質電池；熱電池；鋅-空氣電池。。

重點：其它新型化學電源的種類。

難點：固態電解質的制備。

三、學時分配教學內容其中：各教學環節學時分配

章節主要內容學時分配講授實驗討論習題實踐在線學習其它支撐課程教學目標第一章化學電源概論64

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1、2第二章鋅-二氧化錳電池22

1、2第三章鉛酸蓄電池22

1、2第四章鎘-鎳蓄電池22

1、2第五章氫-鎳電池22

1、2第六章鋅-氧化銀電池2