《二次电池技术概论》

二次电池技术概论

Introduction of Secondary Batteries

主讲教师:周豪慎

研究专长:物理化学,材料学,能源系统

所在院系:现代工程与应用科学学院联系电邮:hszhou@nju.edu.cn

授课对象:具有物理化学和材料科学基础,以及对新能源技术有兴趣的大学高年级学生


一、教师简介:请提供所有授课教师简介(不含助教),包括教育经历、科研情况、获奖兼职情况,每人限300

周豪慎,南京大学现代工程与应用科学学院,能源科学与工程系教授,博导,教育部长江讲座教授,中组部千人计划专家,日本东京大学讲座教授(兼),国家973计划首席科学。长期从事能量储存与转换方面的研究,特别在锂离子电池、锂空气电池的基础理论和应用开发方面做了大量的工作,在材料及能源领域权威学术刊物如Nature MaterialsNature CommunicationsAngew Chemie, JACS, Adv Mater, Nano Letter, ACS Nano, Adv Fun Mater, Adv Energy Mater, Energy Enviroment Sci.等刊物上发表研究论文超过250篇,发表文章他引超9000次,H因子52

  

二、课程简介:

本课程主要讲授二次电池的基本概念,研究方法,实际应用和最新研究进展。课程安排30学时,首先介绍二次电池的研究背景与基本概念,然后具体介绍各种不同的二次电池的工作原理,特点和研究与世界领先国家的生产时间情况,重点介绍锂离子电池和锂空气电池的研究进展情况,并对一些新体系的前言问题进行深入的分析讨论。本课程重视学生在课堂上的能动性,鼓励学生联系当前的研究热点进行互动讨论,提高学生理论研究结合生产实践的意识,提高学生对于二次电池研究领域的兴趣。

  

三、课程目标:

通过二次电池概论的学习,使学生能够掌握有关二次电池的基本概念和最新研究进展,了解二次电池的发展历史和实际应用状况。掌握不同种类二次电池的特点与应用。拓宽并提高学生对储能体系的视野与兴趣,提升学生的自主思考能力和理论研究与实际生产实践相结合的能力,让更多的学生有兴趣加入到二次电池的研究中来。


四、教材及参考资源:

教材:

参考资源:

1. 化学电源电池原理及制造技术郭炳琨李新海杨松青著中南大学出版社

2. Handbook of Batteries. David Linden & Thomas B. Reddy, McGraw-Hill, 2002.

3. Electrochemical Methods: Fundament and Application, Allen J. Bard, Larry R. Faulkner, 2nd edition, John Wiley & Sons, Inc.

4. リチウムイオン電池、堀江英明等编著培风馆 2010

5. リチウム空気電池の最前線 周豪慎、シーエムスー出版,2013

6. 锂离子电池-应用于实践第二版,吴宇平等编著化学工业出版社,2011

7. 绿色二次电池及其新体系研究进展,吴锋,科学出版社,2007

8. 新型化学电源技术,李国欣,上海科学技术出版社。

  

五、教学方式:

课堂讲授、课堂讨论、实验实践采用灵活多样的教学方式。

  

六、教学大纲:

第一章 二次电池研究背景与理论基础

1.1 二次电池发展简史(与一次电池的区别,二次电池的分类)

1.2 电池的工作原理

1.3 二次电池性能评价(工作电压,比容量,比能量,比功率,电池寿命,电池的贮存性与自放电)

1.4 二次电池相关研究机构与知名企业(重点介绍世界上相关的著名科研机构,知名企业以及世界各国对于二次电池研究的经费投入)

  

第二章 前锂离子时代二次电池

2.1 铅酸蓄电池

2.1.1铅酸蓄电池的组成与工作原理

2.2.2制作工艺与使用维护

2.2 -镍电池

2.2.2-镍电池的组成与工作原理

2.2.3-镍电池的性能特性

2.2.4-镍电池的技术进展

2.3 -镍电池

2.3.1高压氢-镍电池

2.3.2金属氢化物(MH-镍电池

2.3.3 MH-Ni电池的发展前景

2.4 燃料电池

2.4.1燃料电池的分类与特性

2.4.2燃料电池的组成与工作原理

2.4.3燃料电池的应用与发展瓶颈(实用化的燃料电池,各国对燃料电池研究的经费投入)

2.5 液流电池

2.5.1全钒液流电池

2.5.2其他液流电池

第三章锂离子电池概述

3.1 锂离子电池的发展过程与我国锂离子电池研究的地位

3.2 锂离子电池的组成与工作原理

3.3 电极材料研究方法

3.4  电池性能的测试表征(电化学研究方法)

  

第四章锂离子电池关键材料及研究进展

4.1 正极材料(层状,尖晶石,橄榄石等各种结构材料,富锂等高容量正极材料)

4.2 负极材料(碳基负极,合金负极及嵌入式负极材料)

4.3 电解质与电解液相关的研究(液体,凝胶及全固态电解质,)

4.4 锂离子电池的应用与当前研究热点

  

第五章后锂离子时代二次电池

5.1 Na/Mg离子电池

5.2 -硫二次电池

5.3 Na-S电池

5.4 -空气二次电池

5.4.1有机电解液锂-空气二次电池

5.4.2混合电解液锂-空气二次电池

5.4.3全固态电解质锂-空气二次电池

5.4.4其他金属-空气二次电池

  

七、考核方法:笔试(平时占60%,期末40%