西安交通大学：材料科学与工程专业《能源转化与储存材料》课程教学大纲

西安交通大学能源转化与储存材料课程教学大纲一、课程基本信息能源转化与储存材料课程名称Energy Conversion and Storage Materials课程编号MATL504102241. 5总学时课程学分理论：24实验：0上机：0课外：0学时分配（课外学时不计入总学时）口公共课程口通识课程课程类型口专业大类基础课口学科门类基础课口专业核心课专业选修课口集中实践1-1□1-2□2-1□2-2□3-1□3-2开课学期4-1□4-25-15-2先修课程材料科学基础，物理化学使用教材：［1]孙世刚、陈胜利．电化学丛书：电催化．北京：化学工业出版社，2013.教材、参[2］陆天虹．电化学丛书：能源电化学，北京：化学工业出版社，考书及其2014.他资料[3］郭炳坤：锂离子电池.长沙：中南大学出版社，2000[4] Allen J.Bard,LarryR. Faulkner,ELECTRO-CHEMICALMETHODSFundamentalsandApplications,JOHNWILEY&SONS,INC.2001.二、课程目标及学生应达到的能力2.1 课程的基本要求本课程从能源转化与储存材料出发，以材料性能为核心，为学生系统讲授能源转化与储存材料的分类、制备、结构、性能及应用之间的关系。要求学生掌握能源转化与储存材料基本知识、制备工艺流程、几种常用特征材料的结构、制备工艺、性能与应用，在此基础上熟悉实际工程问题中的设计原则和选材原则。培

西安交通大学能源转化与储存材料课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称 能源转化与储存材料 Energy Conversion and Storage Materials 课程编号 MATL504102 课程学分 1.5 总学时 24 学时分配 理论: 24 实验: 0 上机: 0 课外: 0 （课外学时不计入总学时） 课程类型 公共课程 通识课程 学科门类基础课 专业大类基础课 专业核心课 █专业选修课 集中实践 开课学期 1-1 1-2 2-1 2-2 3-1 3-2 █4-1 4-2 5-1 5-2 先修课程 材料科学基础，物理化学 教材、参 考书及其 他资料 使用教材： [1] 孙世刚、陈胜利. 电化学丛书：电催化. 北京：化学工业出 版社, 2013. [2] 陆天虹. 电化学丛书：能源电化学. 北京：化学工业出版社, 2014. [3] 郭炳坤. 锂离子电池.长沙：中南大学出版社, 2000 [4] Allen J. Bard, Larry R. Faulkner, ELECTRO- CHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications, JOHN WILEY & SONS, INC. 2001. 二、课程目标及学生应达到的能力 2.1 课程的基本要求 本课程从能源转化与储存材料出发，以材料性能为核心，为学生系统讲授能 源转化与储存材料的分类、制备、结构、性能及应用之间的关系。要求学生掌握 能源转化与储存材料基本知识、制备工艺流程、几种常用特征材料的结构、制备 工艺、性能与应用，在此基础上熟悉实际工程问题中的设计原则和选材原则。培

养学生利用理论知识解决实际工程问题的能力，使学生能够在分析不同工作条件的基础上，提出适用于实际工程应用的能源转化与储存材料的结构和性能特点，设计材料并制备，满足实际需求。通过本课程学习，能让学生建立能源与材料的可持续发展观，了解它们的生产使用过程相互关系；了解能源材料研究开发的若干前沿问题。2.2课程的目标及学生应该达到的能力（1）掌握能源转化与储存材料领域基础知识理解能力掌握能源转化与储存材料特点和储能机理，熟悉各类典型能源转化与储存材料与相关器件的结构与性能特点，并熟练掌握相关材料制备工艺流程、表征技术及评价方法。（2）基于材料工程相关背景分析，评价其对社会、健康、环境等方面的影响能够运用能源转化与储存材料的相关知识，对其在实际应用中的复杂工程问题进行分析；评价不同体系材料或者不同制备工艺，对社会、人类健康、完全和法律的影响结果和影响规律；理解工程材料实践过程对社会、人类健康、完全和法律影响后果需要承担的社会责任、法律等责任。支撑毕业要求指标点6-2：基于材料工程的实际应用场景进行合理分析，正确评价材料工程实践过程和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，及制约因素对方案实施的影响，并理解应承担的责任。（3）理解环境保护和可持续发展的理念和内涵，掌握工程材料生命周期内对环境和社会经济可持续发展的影响建立工程材料的可持续发展观，掌握几种典型材料在生产使用过程中的环境协调性问题，改进的方法和思路；掌握几种典型材料在生命周期之后对环境的影响：熟悉工程材料全生命周期内对人体健康、生态环境的影响；分析工程材料全生命周期实践活动对社会经济可持续发展的影响。支撑毕业要求指标点7-1：理解环境保护和可持续发展的理念和内涵，熟悉材料成分、生产和服役过程和对环境和社会经济可持续发展的影响

养学生利用理论知识解决实际工程问题的能力，使学生能够在分析不同工作条件 的基础上，提出适用于实际工程应用的能源转化与储存材料的结构和性能特点， 设计材料并制备，满足实际需求。 通过本课程学习，能让学生建立能源与材料的可持续发展观，了解它们的生 产使用过程相互关系；了解能源材料研究开发的若干前沿问题。 2.2 课程的目标及学生应该达到的能力 （1）掌握能源转化与储存材料领域基础知识 理解能力掌握能源转化与储存材料特点和储能机理，熟悉各类典型能源转化 与储存材料与相关器件的结构与性能特点，并熟练掌握相关材料制备工艺流程、 表征技术及评价方法。 （2）基于材料工程相关背景分析，评价其对社会、健康、环境等方面的影 响 能够运用能源转化与储存材料的相关知识，对其在实际应用中的复杂工程问 题进行分析；评价不同体系材料或者不同制备工艺，对社会、人类健康、完全和 法律的影响结果和影响规律；理解工程材料实践过程对社会、人类健康、完全和 法律影响后果需要承担的社会责任、法律等责任。 支撑毕业要求指标点 6-2：基于材料工程的实际应用场景进行合理分析，正 确评价材料工程实践过程和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以 及文化的影响，及制约因素对方案实施的影响，并理解应承担的责任。 （3）理解环境保护和可持续发展的理念和内涵，掌握工程材料生命周期内 对环境和社会经济可持续发展的影响 建立工程材料的可持续发展观，掌握几种典型材料在生产使用过程中的环境 协调性问题，改进的方法和思路；掌握几种典型材料在生命周期之后对环境的影 响；熟悉工程材料全生命周期内对人体健康、生态环境的影响；分析工程材料全 生命周期实践活动对社会经济可持续发展的影响。 支撑毕业要求指标点 7-1：理解环境保护和可持续发展的理念和内涵，熟悉 材料成分、生产和服役过程和对环境和社会经济可持续发展的影响

课程目标与专业毕业要求的关联关系毕业要求36111210课程目标课程目标1课程目标2L课程目标3注：1,2,312对应于专业认证毕业要求12条。课程目标与专业毕业要求的关联关系用H/M/L标注。三、教学内容简介参考序号知识点章节名称学时能源转化和储存材料的发展绪论1史及基础知识能源转化技术以及与其相关2能源转化材料1的材料、类别和应用电化学催化能源转化材料、类3电化学催化能源转化材料4别与应用42能源存储材料能源储存材料、类别和应用锂离子电池技术和其它新型5锂离子电池和新型二次电池二次电池技术基础知识、电极12材料、类别及应用超级电容器基础知识、电极材64超级电容器料类别及应用四、教学安排详表

课程目标与专业毕业要求的关联关系 毕业要求 课程目标 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课程目标 1 课程目标 2 L 课程目标 3 M 注：1,2,3.12 对应于专业认证毕业要求 12 条。课程目标与专业毕业要求的 关联关系用 H/M/L 标注。 三、教学内容简介 序号 章节名称 知识点 参考 学时 1 绪论 能源转化和储存材料的发展 史及基础知识 1 2 能源转化材料 能源转化技术以及与其相关 的材料、类别和应用 1 3 电化学催化能源转化材料 电化学催化能源转化材料、类 别与应用 4 4 能源存储材料 能源储存材料、类别和应用 2 5 锂离子电池和新型二次电池 锂离子电池技术和其它新型 二次电池技术基础知识、电极 材料、类别及应用 12 6 超级电容器 超级电容器基础知识、电极材 料类别及应用 4 四、教学安排详表

教学方式（授学时教学内容教学要求对课程目标的序号课、实验、上分配（知识要求及能力要求）支撑关系机、讨论）掌握能源转化和储存材料的性能特点，了解目课程目标1主要讲述能源转化和储存材料发展第一章授课课程目标2前存在的问题、材料设计与合理使用的相关知简史和基本知识课程目标3识，增加学生对专业的认同感。能源转化材料（太阳能、热电等）使学生掌握能源转化材料的特征，了解基础知第二章投课课程目标11工作原理、分类、特性识，为研究和使用能源转化材料打下基础。使学生掌握电催化能源转化材料的特征，了解有关基础知识，初步掌握相关材料制备方法、课程目标1授课电催化能源转化材料工作原理、特第三章4表征技术、评价方法：通过课堂讨论，能够根课程目标2性、应用及其相关技术讨论据具体的工程应用情况选择合适的工艺，为研课程目标3究和使用能源转化材料打下理论基础。能源储存材料工作原理、分类、特使学生掌握能源储存材料特征，了解基础知识，第四章2授课课程目标1性为研究和使用该材料打下理论基础。使学生熟练锂离子电池和新型二次电池相关基锂离子电池基本结构、性能表征、本知识，了解工艺制备过程，器件测试和分析授课电极材料基础知识和发展特点，电课程目标1方法；通过课堂讨论，能够根据具体的工程应讨论第五章池粘结剂、导电剂、电解液及添加12课程目标2用情况选择合适的工艺，体验基本的锂离子电剂等基础知识和发展特点，以及新课程目标3池制备、测试、分析流程，深入理解课堂知识，型二次电池相关材料为研究和发展锂离子电池打下理论基础。超级电容器基本结构、分类、性能使学生掌握能超级电容器及其材料的特征，了课程目标1第六章授课课程目标2表征：电极材料基础知识和发展特解有关基础知识，为研究和发展超级电容器及点；电解液基础知识和发展特点。材料打下理论基础。课程目标3

序号 教学内容 学时 分配 教学方式（授 课、实验、上 机、讨论） 教学要求 （知识要求及能力要求） 对课程目标的 支撑关系 第一章 主要讲述能源转化和储存材料发展 简史和基本知识 1 授课 掌握能源转化和储存材料的性能特点，了解目 前存在的问题、材料设计与合理使用的相关知 识，增加学生对专业的认同感。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 第二章 能源转化材料（太阳能、热电等） 工作原理、分类、特性 1 授课 使学生掌握能源转化材料的特征，了解基础知 识，为研究和使用能源转化材料打下基础。 课程目标 1 第三章 电催化能源转化材料工作原理、特 性、应用及其相关技术 4 授课 讨论 使学生掌握电催化能源转化材料的特征，了解 有关基础知识，初步掌握相关材料制备方法、 表征技术、评价方法；通过课堂讨论，能够根 据具体的工程应用情况选择合适的工艺，为研 究和使用能源转化材料打下理论基础。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 第四章 能源储存材料工作原理、分类、特 性 2 授课 使学生掌握能源储存材料特征，了解基础知识， 为研究和使用该材料打下理论基础。 课程目标 1 第五章 锂离子电池基本结构、性能表征、 电极材料基础知识和发展特点，电 池粘结剂、导电剂、电解液及添加 剂等基础知识和发展特点，以及新 型二次电池相关材料 12 授课 讨论 使学生熟练锂离子电池和新型二次电池相关基 本知识，了解工艺制备过程，器件测试和分析 方法；通过课堂讨论，能够根据具体的工程应 用情况选择合适的工艺，体验基本的锂离子电 池制备、测试、分析流程，深入理解课堂知识， 为研究和发展锂离子电池打下理论基础。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 第六章 超级电容器基本结构、分类、性能 表征；电极材料基础知识和发展特 点；电解液基础知识和发展特点。 4 授课 使学生掌握能超级电容器及其材料的特征，了 解有关基础知识，为研究和发展超级电容器及 材料打下理论基础。 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3

五、考核方式及成绩构成5.1考核成绩构成平时：40%，（包含平时作业、课堂讨论）期末：60%5.2课程目标的考核环节与评分标准（1）课程教学与考核环节及其对应的课程目标的汇总课程考核采取过程考核与期末考试相结合的方式。过程考核包括平时作业成绩、课堂讨论、期末考试采用闭卷考核方式。平时作业主要考核学生对本课程专业知识掌握情况。在教学过程中，教师为学生布置一道较为综合的大作业题目，支撑课程目标3，由学生通过课后自学、查阅文献，完成大作业，由教师根据评分标准给出分数。课堂讨论主要培养学生的沟通交流能力。在教学过程中，教师以储能材料、能源转化材料为题，将学生分成若干小组，通过自主文献调研及课堂汇报的形式，与班级其他同学讨论。该环节对应于课程目标2。另外，在期末考试试题（满分100分）中，有20分对应于课程目标1，有40分对应于2；有40分对应于课程目标3。具体如表5-1所示。表5-1课程各教学环节与课程目标达成计算的比例考核与评价方式平时作业课堂讨论课程考试*（100分）（100分）（100分）课程目标120%40%课程目标2（6-2100%100%40%课程目标3（7-1注明：表格中的百分数是各考核环节对课程目标的贡献比例。（2）平时作业评价标准教师为学生布置一道较为综合的大作业题目，学生通过课后自学、查阅文献，完成大作业，由教师根据评分标准给出分数。表5-2平时作业评分标准评价标准中优良及格不及格

五、考核方式及成绩构成 5.1 考核成绩构成 平时： 40 %，（包含平时作业、课堂讨论） 期末： 60 % 5.2 课程目标的考核环节与评分标准 （1）课程教学与考核环节及其对应的课程目标的汇总 课程考核采取过程考核与期末考试相结合的方式。过程考核包括平时作业成 绩、课堂讨论、期末考试采用闭卷考核方式。 平时作业主要考核学生对本课程专业知识掌握情况。在教学过程中，教师为 学生布置一道较为综合的大作业题目，支撑课程目标 3，由学生通过课后自学、 查阅文献，完成大作业，由教师根据评分标准给出分数。 课堂讨论主要培养学生的沟通交流能力。在教学过程中，教师以储能材料、 能源转化材料为题，将学生分成若干小组，通过自主文献调研及课堂汇报的形式， 与班级其他同学讨论。该环节对应于课程目标 2。 另外，在期末考试试题（满分 100 分）中，有 20 分对应于课程目标 1，有 40 分对应于 2；有 40 分对应于课程目标 3。具体如表 5-1 所示。 表 5-1 课程各教学环节与课程目标达成计算的比例 考核与评价方式 平时作业 （100 分） 课堂讨论 （100 分） 课程考试* （100 分） 课程目标 1 20% 课程目标 2（6-2） 100% 40% 课程目标 3（7-1） 100% 40% 注明：表格中的百分数是各考核环节对课程目标的贡献比例。 （2）平时作业评价标准 教师为学生布置一道较为综合的大作业题目，学生通过课后自学、查阅文献， 完成大作业，由教师根据评分标准给出分数。 表 5-2 平时作业评分标准 评价标准 优 良 中 及格 不及格