《锂离子电池设计与制造》教学大纲.docx

锂离子电池设计与制造教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码:03154381课程性质：专业选修课学分：1学分学时：16学时（理论16学时）先修课程：电化学原理A、化学电源设计与制造等后续课程：毕业设计适用专业：新能源材料与器件开课单位：材料科学与工程学院一、课程说明锂离子电池设计与制造是新能源材料与器件专业本科学生的专业选修课程。本课程主要讲授锂离子电池基本原理、电池设计基础知识和锂离子电池的关键制造工艺，强调培养运用基础理论知识解决生产实际中问题的能力，同时兼顾新技术、新工艺及其发展方向的介绍，为学习其他有关课程及以后从事技术工作打下必要的基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：了解锂离子电池的基本原理、组成和电池设计的基础知识，掌握锂离子电池的制造工艺；并能将其用于新能源领域电源制造问题的恰当表述，识别和判断新能源材料与器件专业相关电源制造问题的关键环节和参数。课程目标2：能正确分析设备对电池的要求，了解电池性能的影响因素，能够选择合适的参数进行电池的设计，并能够进行锂离子电池制造的工艺调控和缺陷预防。解决新能源材料与器件领域中产品设计、制造、科技开发、应用研究等工程技术问题。课程目标3：理解锂离子电池及电池材料等有关的国家标准、行业标准、企业标准、法律法规以及相关知识产权、行业政策；控制电池质量使产品符合标准和相关法规政策。课程目标4：培养学生具有坚定正确的政治方向，树立科学的世界观、人生观和价值观；培养学生理论和实际相结合、独立思考和团结合作相结合、创新思维和经验知识相结合解决实际问题的综合素质；培养学生严谨的工作作风、良好的劳动习惯和实事求是的科学态度。三、课程目标与毕业要求锂离子电池设计与制造课程教学目标对新能源材料与器件专业毕业要求的支撑见表Io表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.1掌握数学、自然科学领域的理论基础知识、工程基础知识，并能将其用于本领域复杂工程问题的恰当表述。课程目标1：了解锂离子电池的基本原理、组成和电池设计的基础知识，掌握锂离子电池的制造工艺；并能将其用于新能源领域电源制造问题的恰当表述，识别和判断新能源材料与器件专业相关电源制造问题的关键环节和参数。课程目标3：理解锂离子电池及电池材料等有关的国家标准、行业标准、企业标准、法律法规以及相关知识产权、行业政策；控制电池质量使产品符合标准和相关法规政策。H1.4能运用工程专业知识，解决新能源材料与器件领域中产品设计、制造、科技开发、应用研究等工程技术问题。课程目标2：能正确分析设备对电池的要求，了解电池性能的影响因素，能够选择合适的参数进行电池的设计，并能够进行锂离子电池制造的工艺调控和缺陷预防。解决新能源材料与器件领域中产品设计、制造、科技开发、应用研究等工程技术问题。2.问题分析2.1能够应用工程科学的基本原理，识别和判断新能源材料与器件专业相关复杂工程问题的关键环节和参数。课程目标1：了解锂离子电池的基本原理、组成和电池设计的基础知识，掌握锂离子电池的制造工艺；并能将其用于新能源领域电源制造问题的恰当表述，识别和判断新能源材料与器件专业相关电源制造问题的关键环节和参数。课程目标4：培养学生具有坚定正确的政治方向，树立科学的世界观、人生观和价值观；培养学生理论和实际相结合、独立思考和团结合作相结合、创新思维和经验知识相结合解决实际问题的综合素质；培养学生严谨的工作作风、良好的劳动习惯和实事求是的科学态度。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标L锂离子电池概述1. 1锂离子电池概述1.2锂离子电池工作原理1. 3锂离子电池原材料1.4锂离子电池性能教学要求：了解锂离子电池的性能特点和应用，理解锂离子电池的工作原理，了解锂离子电池常用的原材料。重点：锂离子电池的组成及工作原理。难点：锂离子电池的工作原理。21、2、42.锂离子电池设计2.1 电池设计中的相关理论2.2 锂离子电池设计过程2.3 锂离子电池设计示例教学要求：了解电池设计的理论基础，掌握锂离子电池设计的基本步骤、参数选择范围及计算方法,能够根据使用要求进行锂离子电池的设计。重点：锂离子电池设计步骤、参数选择范围及相关计算。难点:锂离子电池设计中关键参数的选择与设计计算。41、2、3、43.锂离子电池制造工艺3.1制浆3.2涂布3.3辐压3.4分切3.5装配3.6焊接3.7化成3.8干燥教学要求：熟悉锂离子电池制造的工艺流程，掌握制浆、涂布、辑压、分切、装配、焊接和化成等制造工序的工艺原理，了解各工序所用的典型设备,掌握工艺调控方法和缺陷预防的措施。重点：锂离子电池的制造工艺，各工序的工艺原理，工艺调控方法和缺陷预防措施。难点：工艺调控方法和缺陷预防措施。81、2、3、44.锂离子电池相关标准4.1电池标准4.2材料标准教学要求：了解锂离子电池及相关材料的相关国家或者行业标准,掌握锂离子电池的质量检验项目及方法。重点：锂离子电池的质量检验项目及方法。难点：质量检验项目及方法。21、2、3合计16五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，采用启发式、讨论式教学和案例教学等，尽可能把枯燥的理论知识与实际应用相结合，促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；课下利用超星学习通平台，结合学习通资源，采用自学、分组任务等形式，巩固课堂所学知识；采用QQ、微信等交流工具，加强和学生之间的交流和沟通。六、课程资源1 .推荐教材：杨绍斌.锂离子电池制造工艺原理与应用M.北京：化学工业出版社,2019.2 .参考书：(1)孙克宁.现代化学电源M.北京：化学工业出版社,2017.(2)黄可龙.锂离子电池原理与关键技术M.北京：化学工业出版社,2008.(3)王力臻.化学电源设计M.北京：化学工业出版社,2007.3 .期刊:(1)刘芬，余克清，徐杨明.锂离子电池主要生产工序及控制点J.电池，2020,50(04):376-379.(2)杨时峰，薛孟尧，曹新龙，等.锂离子电池浆料合浆工艺研究综述J.电源技术,2020,44(02):291-294.(3)黄健航.新型储能化学电源研究进展J.电源技术,2020,44(06):793-798.(4)林乙龙，肖敏，韩东梅，等.锂离子电池化成技术研究进展J.储能科学与技术,2021,10(1):50-58.(5) XinW,etal.FunctionalseparatorforpromotinglithiumionmigrationanditsmechanismstudyJ.AppliedSurfaceScience,2021,542:148661.(6) Koohi-FayeghS,etal.Areviewofenergystoragetypes,applicationsandrecentdevelopmentsJ.JournalofEnergyStorage.2020,27:101047.4 .网络资源：(1)刘瑞.山东科技大学.锂离子电池前沿课程.哗哩哗哩,2020.(2)王晓敏.太原理工大学公开课:新能源材料概述.哗哩哗哩,2021.https:/www.bilibili.eom/video/BVlK44yl47SE/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=5c8428cld621a9b2ab65c3136f073325.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核(大作业)成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3o表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标1234过程性考课堂表现20(1)根据课堂出勤情况、随堂测验和课堂回答问题情况进行考核，满分100分。(2)以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占6644核的比例计入课程总评成绩。作业30(1)主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分。(2)每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。(3)以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。15105期末考核(大作业)50(1)大作业成绩100分，以大作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。(2)主要考核锂离子电池的设计及电池制造工艺设计、参数选择等内容。(3)考核形式及标准为：根据给定的要求进行电池的结构和工艺设计，要求电池结构和工艺设计合理，参数选择正确。2014106合计：100分41301910八、考核与成绩评定1 .考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、作业和期末考核(大作业)等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末考核(大作业)成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末考核(大作业)为100分(权重50%),主要内容是根据给定的要求进行电池的结构和工艺设计，要求电池结构和工艺设计合理；课堂表现、作业等过程性考核成绩为100分(权重50%)；过程性考核和大作业分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2 .过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x9090>x8080>x7070>x60x<60课堂表现40积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%o认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%o上课不认真，偶尔参与教学活动。上课不认真，不参与教学活动。作业60作业完整，思路清晰，准确率大于90%,字迹工整。作业完整，准确率大于80%,字迹工整。不交作业2次以内，准确率大于70%o不交作业4次以内，准确率大于60%o不交作业5次以上，准确率小于60%o