先进储能材料与器件  080701M05003H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:张熊,马衍伟
授课时间: 星期五,第5、6、7 节
授课地点: 教一楼114
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、13、14
课程编号: 080701M05003H 课时: 40 学分: 2.00
课程属性: 专业普及课 主讲教师:张熊,马衍伟 助教:
英文名称: Advanced Energy Storage Materials and Devices 召集人:

教学目的、要求

本课程在阐明先进储能器件基本理论和基本概念的基础上,重点讲授各类新型储能器件所使用的储能材料、器件结构和性能。具体涉及锂离子电池、镍氢电池、燃料电池、金属空气电池、液流电池、超级电容器和超导储能等。本课程既讲授基本原理,又密切结合储能器件生产实践。课程面向材料、化学、电气、光电、机械等专业学生,课程目标是让未来从事储能器件研究开发和生产的学生了解、掌握储能材料与器件的基础理论、技术和工艺。

预修课程

材料物理、物理化学

教 材

1.《绿色电源材料》, 吴宇平等, 化学工业出版社, 2008.
2.《超级电容器:材料、系统及应用》, 弗朗索瓦等著, 张治安译, 机械工业出版社, 2014.
3.《储能技术及应用》, 丁玉龙等主编, 化学工业出版社, 2018.

主要内容

1、储能器件的基本原理与分类 (3学时 主讲:张熊)
2、锂离子电池
2.1 (教学重点与难点):锂离子电池正极材料 (3学时 主讲:张熊)
2.2 (教学重点与难点):锂离子电池负极材料 (3学时 主讲:张熊)
2.2 (教学重点):锂离子电池非水液体电解质(3学时 主讲:张熊)
3、镍氢电池(3学时 主讲:张熊)
3.1(教学重点):镍氢电池正极材料和贮氢负极材料 
3.2 镍氢电池电解质 
4、燃料电池
4.1 (教学重点与难点):质子交换膜燃料电池 (3学时 主讲:张熊)
4.2 熔融碳酸盐燃料电池(3学时 主讲:张熊)
5、金属空气电池(3学时 主讲:张熊)
5.1 (教学重点与难点):空气电极催化剂
5.2 锌、铝、锂空气电池
6、液流电池(3学时 主讲:张熊)
6.1 (教学重点与难点):液流电池的基本原理及分类 
6.2 液流电池的关键材料 
7、超级电容器
7.1 (教学重点与难点):超级电容器的电极材料(3学时 主讲:马衍伟)
7.2 (教学重点):超级电容器分类及应用进展(3学时 主讲:马衍伟)
8、超导材料及其在储能中的应用
8.1 (教学重点与难点):超导材料与超导机理(3学时 主讲:马衍伟)
8.2 (教学重点):超导储能应用进展(3学时 主讲:马衍伟)
9、储能器件的发展与应用展望(3学时 主讲:马衍伟)

教学手段与方法:以教师授课为主,多媒体教学,包括:讲课、电影、动画、现场演示等。
考核方式:撰写研究进展报告。

参考文献

1. Yang, Z. G.; Zhang, J. L.; Kintner-Meyer, M. C. W.; Lu, X. C.; Choi, D. W.; Lemmon, J. P.; Liu, J., Electrochemical Energy Storage for Green Grid. Chem. Rev. 2011, 111, 3577-3613.
2. Winter, M.; Brodd, R. J., What are batteries, fuel cells, and supercapacitors? Chem. Rev. 2004, 104, 4245-4269.