新能源材料与器件课程设计
新能源材料与器件学习计划
新能源材料与器件学习计划第一部分：学习背景近年来，随着全球能源危机的加剧和环境保护意识的不断提高，新能源技术已经成为了国际社会关注的焦点。
为了更好的应对能源挑战和保护环境，新能源材料与器件技术的研究和发展变得至关重要。
新能源材料与器件是指那些可以用来收集、转换和储存新能源的材料和设备。
本学习计划旨在系统地学习与新能源材料和器件相关的知识，为未来从事相关研究和工作打下坚实的基础。
第二部分：学习目标在学习新能源材料与器件的过程中，我将以以下目标为指导：1. 掌握新能源材料的基本理论和实验技术，了解其在太阳能、风能、水能等方面的应用；2. 了解新能源器件的工作原理和发展趋势，学习其在太阳能电池、风力发电机、水能发电机等领域的应用；3. 具备新能源材料和器件的实验设计和分析能力，能够进行相关实验研究和数据处理；4. 能够熟练运用相关软件工具，进行新能源材料与器件的模拟和仿真；5. 与国内外学者和科研人员保持联系，了解新能源材料与器件领域的最新进展和研究动态。
第三部分：学习内容为了实现以上目标，我将以以下内容为主线展开学习：1. 新能源材料的基本理论和实验技术。
学习新能源材料的基本物理性质、化学性质、光电性质，了解其在太阳能、风能、水能等能源方面的应用。
通过相关实验，掌握新能源材料的制备、分析和应用技术。
2. 新能源器件的工作原理和发展趋势。
学习太阳能电池、风力发电机、水能发电机等新能源器件的工作原理、性能参数和发展趋势。
了解相关器件在能源转换和利用中的作用，并掌握其设计、制造和测试技术。
3. 实验设计和数据处理。
学习新能源材料与器件实验设计的基本原则和方法，培养实验操作和数据处理的能力。
通过实验，掌握实验装置的搭建、操作和数据采集，学会使用相关软件对实验数据进行分析和处理。
4. 软件工具的运用。
学习使用Matlab、COMSOL Multiphysics等软件进行新能源材料与器件的模拟和仿真。
掌握软件工具的基本操作和功能，从而能够进行相关工程问题的计算和优化。
新能源材料与器件专业课程体系探索
新能源材料与器件专业课程体系探索【摘要】本文围绕新能源材料与器件专业课程体系展开探讨。
在我们介绍了该专业背景及研究意义。
接着，正文部分分析了该专业课程设置的现状，并提出了课程体系建设的重要性。
通过案例分析，我们深入探讨了教学方法的创新和课程成果评估的重要性。
在我们总结了新能源材料与器件专业课程体系探索的成果，并展望了未来发展的方向。
通过本文，希望能够为新能源材料与器件专业课程的改进和提升提供一定的参考和启示，促进该领域的教育与科研发展。
【关键词】新能源材料、器件、专业课程、体系探索、背景介绍、研究意义、课程设置、建设、案例分析、教学方法、课程成果评估、总结、未来展望1. 引言1.1 背景介绍新能源材料与器件是当今世界各国普遍关注和重点发展的领域之一。
随着全球能源危机和环境问题的日益严峻，新能源材料与器件的研究和应用变得越发重要。
新能源材料与器件专业涉及的领域广泛，包括太阳能电池、风能发电、储能技术等多个方面。
在新能源材料与器件专业领域，不仅需要具备传统材料科学知识，还需要了解最新的新能源技术和产品。
新能源材料与器件专业课程体系的建设至关重要。
当前，我国在新能源材料与器件领域的研究和应用仍处于起步阶段，需要加强对专业人才的培养，完善相关课程体系。
本文将针对新能源材料与器件专业课程体系进行探索，分析现有专业课程设置的问题与不足，提出完善建设方案。
通过案例分析和教学方法探索，总结出适合该专业的教学模式和评估方法，为未来新能源材料与器件专业人才的培养提供参考。
1.2 研究意义新能源材料与器件专业课程体系探索的研究意义在于为培养新能源材料与器件领域的专业人才提供有力支撑。
随着社会对可再生能源的需求不断增加，对新能源材料与器件的研究和发展也变得愈发重要。
建立完善的课程体系，有助于培养具有新能源技术专业知识和实践能力的高级人才。
这些人才将在新能源领域的科研、生产和管理工作中发挥重要作用，推动我国新能源产业的快速发展。
新能源材料与器件课程设计报告书
1锂离子动力电池设计的目的和任务大功率动力电池设计的目的是运用本专业的基础知识，做相应的自主练习，消化课堂上所学习的容。
进一步巩固、深化、扩展本专业课所学到的理论知识，培养综合运用已学的基础理论知识和专业知识来解决基本工艺设计问题的初步技能，全面分析考虑问题的思想方法、工作方法以及计算和编写设计文件的能力。
大功率动力电池设计的任务是从原料选择、设计原理、制备工艺、封装条件、工作情况等方面进行系统调研，并设计出相应的电池器件。
从设计目的出发，通过查阅资料、课题讨论、技术交流等方式，逐渐设计出合理、科学的新能源器件，培养初步的科研思维和科研能力；通过这一综合训练，使学生对实际的新能源产品有初步的、宏观的认识和理解，为的毕业设计乃至实际生产工艺设计奠定必要的基础。
2电池正负极材料的选择正极材料选用尖晶石材料LiNi0.5Mn1.5O4。
镍锰酸锂（化学式：LiNi0.5Mn1.5O4），尖晶石结构正极材料，充放电电压区间为3.5V~5.2V，理论克容量146.7mAh/g，实际克容量≥130mAh/g，电压平台在4.7V，是新一代高能量密度锂离子电池正极材料。
具体参数见表2.1：表2.1 镍锰酸锂正极材料基本参数类型XNN22 XNN66 XNN79粒径/um 1~2 4~6 10~15振实密度/(g/cm3) ≥1.0≥1.4≥1.8比表面积/(m2/g) ≤2≤2≤0.6扣电容量/（mA/g.0.2C.3.5~5.2V）≥130≥125≥1152C/2C扣电容量≥125≥120≥10010C/10C扣电容量≥100≥80N/A 一般将充放电平台在4.5V以上的锂离子电池正极材料称为高电位正极材料或5V正极材料，根据目前的研究结果，这类高电位正极材料主要有尖晶石LiMX Mn2-XO4(这里0≤X≤X,M为铁、铜、钴、镍及其同族的过度金属元素)、及其其他一些层状结构材料。
其中具有4.7V电压平台的尖晶石型锰酸锂材料，无论从理论计算还是实验室制备研究中均被证实具有优异的应用前景，是目前高电位开发的一个热点。
《新能源材料与器件专业综合课程设计》课程教学大纲
3.3
3
M3
目标3：了解与新能源材料与器件专业与工程实践有关的工程技术规范以及科学研究技能与规范，能按设计任务书的要求，完成设计任务，正确地反映实验成果，并对结果进行评价。
是
5.3
4
M4
目标4：培养严肃、认真的工作和科学态度，能够团队协作地完成综合课程设计任务。
是
9.3
5
M5
目标5：小论文总结课程设计内容、专业知识的体现和心得体会，培养学生归纳总结、沟通交流和答辩能力。
12
实验
12
小论文
5
实验五
超级电容器的组装与测试
重点难点：超级电容器测试极片的制备，三电极法测试电极材料的电化学性能，超级电容器的组装及性能测试
实验内容：实验设计、工作电极的制备及电极材料的电化学性能测试；超级电容器的组装及性能测试
M1,M2,M3,M4,M5
16
实验
16
小论文
6
实验六
燃料电池的组装与测试
是
10.1
三、课程内容
序号
章节号
标题
课程内容/重难点
支撑课程目标
课内学时
教学方式
课外学时
课外环节
1
实验一
氧化石墨烯膜的制作及染料分离性能测试
重点难点：纳滤过程操作和分离原理；氧化石墨烯在水溶液中的分散和成膜，分光光度计法中最大吸收波长和标准溶液浓度的选取。
实验内容：实验设计；氧化石墨烯的分散、抽滤制备成超薄膜材料、水体系中染料分子的纳滤过程操作、分光光度计法测定透过液中染料分子含量及相应渗透率和截留率计算。
C-正常出勤，实验方案调研分析不充分，实验操作有大量错误
8
M4
新能源器件设计实验-材料科学与工程 教学大纲
《新能源器件设计实验》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑三、教学内容及进度安排四、课程考核注：各类考核评价的具体评分标准见《附录：各类考核评分标准表》五、教材及参考资料教材：自编讲义参考书：[1] 《锂离子电池材料合成与应用》冯传启，王石泉，吴慧敏编著，科学出版社2017，第31版，ISBN：9787030512031[2] 《锂离子电池》郭炳焜，徐徽，王先友，肖立新编著，中南大学出版社，2002，第一版，ISBN：9787810615631[3] 《锂离子电池原理与关键技术》黄可龙，王兆翔，刘素琴编著，-北京：化学工业出版社，2007，第一版，ISBN：9787122016720[4] 《锂离子电池-应用与实践》吴宇平，戴晓兵，马军旗，程预江编著，-北京：化学工业出版社，2004，第一版，ISBN：9787502552664六、教学条件硬件条件：实验场地：实验室面积不小于60 m2，配有电教设备，有供水，供电（供电须有短路及漏电保护），实验室须配备灭火器；通用仪器：精度0.01g电子天平2台,精度0.1 mg电子天平2台；实验室用纯水装置1台；CHI660E电化学工作站（配有一台一体机电脑）20台；电磁加热搅拌器20台；锂离子电池测试仪1 mA量程的4台，10 mA量程的2台；用于封装锂离子纽扣电池的手套箱一台（双工位操作）实验室需要配备两台简易的办公用电脑，用于特殊情况（尤其是家庭困难）学生使用现代用具撰写实验报告；实验用到的相关化学药品及试剂。
软件条件：6个专业教师（每人负责一个实验）；专业数据分析软件（电化学工作站自带）、Origin 9.0实验绘图软件、文献数据库（知网、Web of Science）。
大纲执笔人：马国强审核人(专业负责人/系主任)：制定时间：2022年8月16日附录：各类考核评分标准表1、新能源器件设计实验课程共6个实验，学生最后总成绩为所有实验内容的平均成绩；2、实验报告要求使用现代化办公软件按照课程所提供的模板撰写，每晚交一周扣10分；3、如有发现伪造实验数据，全部实验成绩直接记为零分。
新能源材料与器件专业培养方案
新能源材料与器件专业培养方案1. 引言嘿，朋友们，今天咱们来聊聊一个非常酷的话题——新能源材料与器件专业。
听起来有点高大上，其实就是研究怎么让我们的生活更加绿色、环保。
大家都知道，咱们的地球可不是铁打的，要是再不行动起来，真有可能让它哭泣。
所以，这个专业的培养方案就像是一把钥匙，帮我们打开了通向未来的大门。
2. 课程设置2.1 基础课程首先，咱们得打好基础。
这里面有化学、物理和材料科学等课程。
听起来是不是有点像高中时的苦逼岁月？但是，放心，这些知识可是我们将来搞新能源的“金钥匙”啊！比如，化学让我们知道各种材料的性质，物理则教我们理解能量的转化。
这些课程就像是在打地基，地基打好了，楼才不会塌。
2.2 专业课程接下来是专业课程，嘿，这才是重头戏！比如，咱们会学到太阳能电池、锂电池和氢燃料电池等课程。
想想，咱们每天用的手机、汽车，都是跟这些新能源材料密切相关的。
你没听错，未来的汽车可是能飞的哦（当然是电动的），这其中就离不开咱们的专业知识。
而且，这些课程都是非常实用的，能直接应用到实际工作中，简直是为未来加了个马力！3. 实践环节3.1 实验室实践接下来，咱们得谈谈实践环节。
光靠书本知识可不够，必须得亲自上手。
学校里的实验室就像是我们的“游乐场”，各种设备应有尽有。
在这里，我们能做各种实验，比如测试太阳能电池的效率，或者是研究新材料的导电性。
这些实验就像是做菜，只有多试多练，才能找到最合适的“调料”。
有时候，实验失败了，别气馁，那可是成功的垫脚石，反正失败也是成功之母嘛。
3.2 实习机会当然，除了实验室，咱们还有实习的机会。
许多企业都愿意接收新能源材料与器件专业的学生。
你可以在这些企业里学到不少干货，顺便积累经验。
说不定哪天就能找到个合适的工作，挣得比老板还多，嘿嘿，梦想总是要有的，万一实现了呢？4. 未来发展4.1 就业前景最后，咱们得谈谈这个专业的未来发展。
新能源行业可是个朝阳产业，国家也在大力支持。
新能源材料器件课程设计
《新能源材料器件》课程设计Design of “ New Energy MaterialsDevices ”课程编号：07360390 学时：2 周学分：2先修课程：材料科学与基础、固体物理、材料物理性能、半导体材料、新能源材料、新能源材料器件等适用专业：无机非金属材料工程（光电材料与器件）一、目的与任务1、运用已经学到的有关专业知识，进行小型的一种器件化的新能源材料体系的设计，培养进行工程设计的能力。
2、通过设计，熟悉材料的制备、封装与器件组装工艺，掌握常用结构表征方法3、通过设计过程，了解和初步掌握有关工艺手册的查找和使用方法。
4、通过本设计，进一步培养分析问题和解决问题的能力。
二、要求、内容与进度安排1、要求：每位同学设计一种小型的器件化的新能源材料体系，有关工作在十二个工作日内完成。
（可根据所学内容如设计太阳能系统，并组成小型电池，光照条件下作为小灯泡电源使用，又如，简单的光催化制氢气体系，设计完成一个简单的装置，实现少量的光催化制备氢气，）2、内容：掌握所选体系主要材料的的制备工艺过程，进行该体系主要材料的制备，并完成整个器件化装置的封装与组装，并对器件进行初步的性能测试。
3、进度安排1）利用两个小时的时间，对设计的要求进行讲解；设计中间，对有关问题再进行一次约两个小时的集中讲解。
2）第一次集中讲解后，学生根据具体材料自行设计，指导教师针对具体问题每天进行个别辅导，时间为十二个工作日。
3）设计答辩，时间为两个半工作日。
学时安排（1）资料检索与阅读理解12 学时（2）制备工艺设计、制备与表征20 学时3）材料的封装、器件的组装与性能测试4）制备效果评价与分析三、考核与成绩评定 1．设计过程中态度认真、遵守纪律、保证出勤，占课程设计总成绩的 15% 2．课程设计的工艺设计说明书等材料，占课程设计总成绩的 55%。
3．工艺设计答辩，占课程设计总成绩的 30%。
四、大纲的说明 设计说明书或报告的题目和内容侧重点可由学生在教师指导下自定。
新能源材料与器件专业本科课程设置
新能源材料与器件专业本科课程设置引言新能源材料与器件是当今科学和技术领域中的重要学科，具有广阔的应用前景和深远的社会影响。
为了培养具备相关专业知识和技能的人才，需要在本科教育中建立一套完善的课程设置。
本文将介绍新能源材料与器件专业本科课程设置的内容和目标。
课程设置目标新能源材料与器件专业本科课程设置的目标包括以下几个方面：1.培养学生对新能源材料与器件的理论基础和实践技能的掌握；2.培养学生的创新能力和解决实际问题的能力；3.培养学生的团队合作精神和沟通能力；4.培养学生的职业素养和良好的职业道德；课程设置内容新能源材料与器件专业本科课程设置的内容主要分为以下几个方面：1. 基础课程•电磁学•固体物理学•材料科学与工程基础•数学基础•电子学基础2. 核心课程•新材料化学•新型能源材料•新能源器件原理•新能源材料与器件设计•新能源材料性能测试与分析•新能源系统工程3. 实践课程•材料实验•器件制备与测试实验•新能源项目实践•创新设计实践4. 选修课程•太阳能电池技术•燃料电池与电解水技术•新能源市场与政策•可再生能源系统设计课程特点新能源材料与器件专业本科课程具有以下几个特点：1.结合理论和实践：课程设置注重理论与实践的结合，将学生的知识理论应用于实际问题的解决，培养学生的实践能力。
2.强调创新和实践：课程设置中包含创新和实践环节，通过实践项目和创新设计，培养学生的创新精神和解决实际问题的能力。
3.强调团队合作：课程设置中注重培养学生的团队合作精神和沟通能力，通过团队合作项目，培养学生合作与协调能力。
4.联合产学研：课程设置与企业和科研院所合作，通过组织实践实习和项目合作，使学生接触真实的工程问题和最新的科研成果。
结论新能源材料与器件专业本科课程设置旨在培养学生对新能源材料与器件的全面理解和掌握，培养学生的创新能力和解决实际问题的能力，为他们在新能源领域的科研和工程实践奠定基础。
该课程设置也符合新能源领域发展的需求，能够为社会培养出优秀的新能源材料与器件专业人才。
课程设计任务书-新能源
新能源材料与器件专业课程设计任务书专业：新能源材料与器件设计题目：太阳能电池生产工艺设计、锂电池生产工艺设计一、课程设计的目的与任务新能源材料与器件专业课程设计是学生学习本专业课程后进行的一个十分重要的实践性环节。
课程设计的目的是使学生融会贯通本专业方向所学的专业理论知识，完成一个较完整的设计计算过程，以进一步巩固、深化、扩展本专业课程所学到的理论知识，培养学生综合运用已学的基础理论知识和专业知识来解决基本工艺设计问题的初步技能，全面分析考虑问题的思想方法、工作方法以及计算和编写设计文件的能力。
通过对典型的新能源器件进行综合设计，以太阳能电池、锂离子电池等电池器件作为模型，让学生从原料选择、设计原理、制备工艺、封装条件、工作情况等方面进行系统调研，并设计出相应的电池器件。
从设计目的出发，通过查阅资料、课题讨论、技术交流等方式，逐渐设计出合理、科学的新能源器件，培养学生初步的科研思维和科研能力；通过这一综合训练，使学生对实际的新能源产品有初步的、宏观的认识和理解，为学生的毕业设计乃至实际生产工艺设计奠定必要的基础。
二、设计的内容及要求设计出某种类型的太阳能电池或锂电池完整的生产工艺路线，并包括如下的内容：（1）电池制备原料的选取方面：要列出所选原料的种类、选择依据以及主要原料的使用技术要求；（2）电池的工作原理（3）电池的制备工艺设计：设计内容包括电池各部件的详细制备流程（画出流程简图）、制备方法及所用到的设备，画出必要的设备装置示意图。
制备过程中主要的工艺参数及其选择依据；（4）电池的封装：包括电池封装的工艺、所用到的设备、封装工艺的流程、封装工艺的各技术参数以及选取这些参数的依据；（5）电池工作环境要求并阐明依据；（6）电池生产厂的设计：车间设备布置和工厂总平面布置：车间工厂主要平面布置设计目的和各部分组成。
上述设计内容中包含的设计计算部分：（1）产品工艺计算：原料的配比；（2）设备的选型与计算：设备的台数(套数)、型式规格、主要尺寸等；（3）主要生产设备结构及尺寸计算：按要求计算主要设备的结构及尺寸；（4）车间设备布置和工厂总平面布置：车间工厂主要平面布置设计目的和各部分组成；（5）产品技术经济及社会效益评估：成本利润概算，投资评估。
《能源材料与器件综合实验》课程教学大纲
《能源材料与器件综合实验》1.课程编号1000963092.课程名称能源材料与器件综合实验3.高等教育层次（本科）4.课程在培养方案中的地位：课程性质（必修）对应于新能源材料与器件专业，属于Bs专业课程基本模块。
5.开课学年及学期建议第四学年、第七学期6.先修课程（a必须先修且考试通过的课程，b必须先修过的课程，c建议先修的课程）c材料物理与化学、材料表征的近代物理技术、化学电源设计、现代仪器分析技术7.课程总学时64，学分28.课程教学形式（0普通课程）9.课程教学目标通过本课程的教学，使学生在具备根据电化学器件的性能要求来制备能源材料、设计器件结构的能力，并能够运用生命周期的方法，对失效的材料进行资源化利用。
1.通过课程学习，使学生使学生知悉能源材料与电化学器件的概念、意义，理解若干经典和现代化学电源、物理电源的基本原理，知悉和理解不同类型化学电源在国民经济中各自的适用范围、优缺点、应用实例等，了解能源材料与器件对于社会经济的发展和对于军民融合技术所具有的重要作用。
2.通过课程学习，使学生具备根据二次电池目标需求来进行能源材料的设计、选择与合成的基本能力，能够针对不同类型和功用的二次电池，选取恰当的结构组成和实现途径；能够针对失效材料选取恰当的回收利用途径。
3．通过课程学习，使学生掌握典型的二次电池及其关键材料的制备、组装、分析方法，掌握典型失效材料的资源化利用途径，并进行实践，拥有对能源材料、电化学器件进行测试和进行有效分析的能力，形成团队协作的精神，4. 能够综合运用材料设计和器件设计的原则，结合可持续发展的基本要求，运用生命周期分析来提出合理的解决方案，具备对能源材料与器件进行合理表征、描述、分析、判断的素养，并实现对材料与器件的再循环。
备注：课程的每一个教学目标对应需考核的一项知识能力点，上表中的四种表述形式是对知识能力点的不同掌握层次。
10.教学内容、学时分配、与进度安排11.考核与成绩评定：平时成绩、期末考试在总成绩中的比例，平时成绩的记录方法。
新能源材料与器件专业实验课程设置与实践教学探讨
新能源材料与器件专业实验课程设置与实践教学探讨作者：陶华超孙盼盼肖婷张露露杨学林来源：《教育教学论坛》2018年第11期摘要：本文根据三峡大学近几年在新能源材料与器件专业建设方面的经验与积累，提出以新能源材料制备、新能源材料性能测试为主的综合实验课程。
该课程主要围绕锂离子电池、超级电容器、太阳能电池、光催化等新型能源材料的合成与测试。
依据综合实验课程的教学经验，对新能源材料与器件专业的实验课程设置与实践教学模式进行了探讨。
关键词：新能源材料与器件；实验课程；实践教学中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）11-0267-02新能源材料与器件专业是2010年教育部为适应我国新能源、新材料、新能源汽车、节能环保、高端装备制造等国家战略性新型产业发展需要而设立，是由物理、化学、材料、电子、机械等多学科交叉，以能量转换与存储材料及其器件设计、制备工程技术为培养特色的战略性新兴专业。
三峡大学从2012年开始招收本专业本科生，通过近几年的教学实践，逐步完善并制定了适合本专业学生发展的实验课程，以材料性能综合实验和材料制备综合实验为基础，较详细地介绍新能源材料、器件设计与制造的基础知识、基本理论，同时使学生掌握太阳能电池、锂离子电池、超级电容器、光催化等新型能源材料的合成与测试。
一、实验课程设置三峡大学材料与化工学院依托材料科学与工程和化学工程与工艺两个学科建设新能源材料与器件专业，在光伏材料和储能材料方面的相关研究已初具规模。
以学院现有的师资力量和实验设备为基础，开设了材料性能和材料制备两门综合实验课程，使学生对新能源材料和器件有感性的认识，同时也锻炼学生的动手能力，培养学生的创新精神，激发学生的发散性思维，培养学生的团队协作精神。
材料性能综合实验和材料制备综合实验均为48学时，其中材料性能综合实验课程理论课安排16个学时，材料性能综合实验实验课安排32学时。
理论课主要在课堂上讲解实验步骤，实验原理，实验注意事项，实验方案的设计以及相关的实验背景知识，加深学生对实验的理解与掌握。
新能源材料与器件培养方案
新能源材料与器件培养方案引言：随着全球能源需求的不断增加和能源结构调整的要求，以及环境保护与可持续发展的迫切需要，新能源材料与器件的研究和应用已成为当代材料科学与工程领域的重要研究方向。
为了满足对新能源材料与器件高层次、创新型人才的需求，制定一套科学合理的培养方案是非常重要的。
一、培养目标1.具备扎实的新能源材料与器件基础理论知识。
2.具备新能源材料与器件实验技能和研发能力。
3.具备跨学科的科研能力，能够与其他学科进行合作研究。
4.具备创新思维和创业精神，为新能源材料与器件产业的发展做出贡献。
二、培养内容及课程设置1.基础课程：（1）材料科学基础课程：包括材料物理、材料化学、材料力学、材料表征与测试等。
（2）器件物理与电子学基础：包括半导体器件物理、电子学基础、微电子学等。
（3）能源基础课程：包括能源转换原理、能源存储与利用等。
2.专业课程：（1）新能源材料与器件基础：包括光伏材料与器件、燃料电池材料与器件、储能材料与器件等。
（2）新能源材料与器件的制备和表征技术：包括薄膜制备技术、纳米材料制备技术、材料表征与测试技术等。
（3）新能源材料与器件应用与评价：包括能源系统集成、新能源技术经济评价等。
3.实践环节：（1）实验课程：包括新能源材料制备实验、器件性能测试实验、科研项目实验等。
（2）实习：通过参与实际的新能源材料与器件研发项目，锻炼学生的实践能力和团队合作精神。
三、实验室建设为了支持新能源材料与器件的研究与培养，需要建设一套完善的实验室设施。
实验室设施应包括：光伏材料与器件研究实验室、燃料电池材料与器件研究实验室、储能材料与器件研究实验室等。
实验室设施应具备先进的材料制备、器件性能测试、材料表征等实验设备，并能为学生提供合适的实验环境和指导。
四、实践与创新为了培养学生的实践能力和创新意识，可以在培养方案中设置一些实践与创新的环节。
比如，组织学生参加新能源材料与器件的科研项目，进行真实场景的实践训练；开设学生创新创业课程，培养学生的创新思维和创业能力；鼓励学生参加科技竞赛，提升他们的综合实践能力。
新能源材料与器件专业课程体系探索
新能源材料与器件专业课程体系探索随着新能源技术的发展，新能源材料与器件专业成为热门专业，许多大学也开设了相关专业。
为满足社会和市场需求，建立一套完善的新能源材料与器件专业课程体系是必不可少的。
本文探索新能源材料与器件专业课程体系的构建。
一、基础课程基础课程是新能源材料与器件专业的基石。
这里包括数学、物理、化学、材料科学等方面的基础知识。
这些课程是掌握新能源材料与器件专业必须的基础，对后续课程的学习和理解都有着至关重要的作用。
二、专业课程1.太阳能光伏技术课程太阳能光伏是新能源领域中最为重要的技术之一，因此，太阳能光伏技术课程是新能源材料与器件专业极为重要的一门课程。
这门课程旨在掌握太阳能光伏技术的发展历程、技术原理、材料要求、制备加工工艺等方面的内容，课程包括太阳能电池原理与材料、光伏组件的制备与化学处理、光电转换材料、太阳能光伏系统的设计、操作及维护等内容。
此外，在该课程中还应涵盖太阳能光伏的国家政策、发展趋势及未来发展方向等。
2.锂电池技术课程锂电池是新能源汽车领域中使用最为广泛的一种电池，因此，锂电池技术课程也成为新能源材料与器件专业不可或缺的一门课程。
这门课程主要掌握锂电池的原理和结构、制造工艺及原材料的选择等内容。
其子课程包括电池化学基础、电化学分析理论、电机驱动技术、电池管理系统等。
新能源的不可持续性和随机性是在储能技术方面得以解决的。
因此，储能技术课程涉及到的主题是多方面的。
课程内容包括、超级电容器、金属空气电池、钾离子电池、流体电池等等。
三、相关实验为了加强学生们的实际操作能力及其研究思维方法，新能源材料与器件专业应该建立完备的实验设备及研究平台。
例如，在锂电池技术课程中，可以针对电池的制造及测试开设多项实验课程，如电池的组装、测试，电池测量，电池评估及分析等。
总的来说，新能源材料与器件专业相关课程体系应该包括基础课程、专业课程及实验环节，而其中的重点课程包括太阳能光伏技术课程、锂电池技术课程和储能技术等课程。
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1锂离子动力电池设计的目的和任务大功率动力电池设计的目的是运用本专业的基础知识，做相应的自主练习，消化课堂上所学习的内容。
进一步巩固、深化、扩展本专业课所学到的理论知识，培养综合运用已学的基础理论知识和专业知识来解决基本工艺设计问题的初步技能，全面分析考虑问题的思想方法、工作方法以及计算和编写设计文件的能力。
大功率动力电池设计的任务是从原料选择、设计原理、制备工艺、封装条件、工作情况等方面进行系统调研，并设计出相应的电池器件。
从设计目的出发，通过查阅资料、课题讨论、技术交流等方式，逐渐设计出合理、科学的新能源器件，培养初步的科研思维和科研能力；通过这一综合训练，使学生对实际的新能源产品有初步的、宏观的认识和理解，为的毕业设计乃至实际生产工艺设计奠定必要的基础。
2电池正负极材料的选择正极材料选用尖晶石材料LiNi0.5Mn1.5O4。
镍锰酸锂（化学式：LiNi0.5Mn1.5O4），尖晶石结构正极材料，充放电电压区间为3.5V~5.2V，理论克容量146.7mAh/g，实际克容量≥130mAh/g，电压平台在4.7V，是新一代高能量密度锂离子电池正极材料。
具体参数见表2.1：表2.1 镍锰酸锂正极材料基本参数类型XNN22XNN66XNN79粒径/um1~24~610~15振实密度/(g/cm3)≥1.0≥1.4≥1.8比表面积/(m2/g)≤2≤2≤0.6≥130≥125≥115扣电容量/（mA/g.0.2C.3.5~5.2V）2C/2C扣电容量≥125≥120≥10010C/10C扣电容量≥100≥80N/A 一般将充放电平台在4.5V以上的锂离子电池正极材料称为高电位正极材料或5V 正极材料，根据目前的研究结果，这类高电位正极材料主要有尖晶石LiM X Mn2-X O4(这里0≤X≤1,M为铁、铜、钴、镍及其同族的过度金属元素)、及其其他一些层状结构材料。
其中具有4.7V电压平台的尖晶石型锰酸锂材料，无论从理论计算还是实验室制备研究中均被证实具有优异的应用前景，是目前高电位开发的一个热点。
具有5V 级充放电平台的高电位材料镍锰酸锂因比传统的的钴酸锂电压（3.7V）高30%以上，适合大功率电池需要。
经过多年的发展，随着高电位材料配套技术的发展，高电位材料镍锰酸锂逐渐从技术、基础化学性能研究等走向使用化开发。
例如，日本大阪城市大学的Ohzuku与SANYO电子合作组装的“镍锰酸锂-石墨”电池在2C下循环2000次后还有90%的容量保持率。
图2.1 天然石墨电极循环伏安曲线图2.2 石墨烯循环伏安曲线负极采用新型纳米材料石墨烯。
它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300 W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。
石墨烯在0.2 mA/cm2的电流密度下，经过30个循环后放电比容量保持在609mAh/g ，在大电流密度下放电容量仍然能保持576 mAh/g，比表面积为2600m2/g。
表明石墨烯负极材料具有优异的倍率性能。
图2.1和图2.2给出了天然石墨和石墨烯做锂离子电池负极材料在0.2 mA/cm2 和1 mA/cm电流密度下的循环性能。
由于石墨烯首次充放电形成稳定的SEI 膜，要消耗大量的能量，因此首次库伦效率低于天然石墨。
石墨烯经过2个循环形成稳定的SEI 膜后，库伦效率稳定在94%以上，实现高效率的充放电循环。
经过30个循环，0.2 mA/cm2和1 mA/cm电流密度下的比容量分别维持在609 mAh/g 和576 mAh/g；这要远高天然石墨322mAh/g和75.4 mAh/g。
3镍锰酸锂正极石墨烯负极锂离子电池工作原理一个锂离子电池主要由正极、负极、电解液及隔膜组成，外加正负极引线，安全阀，PTC（正温度控制端子），电池壳等。
充电时，锂离子从正极材料中脱嵌，经过隔膜和电解液，嵌入到负极材料中，放电以相反过程进行。
当以石墨烯为负极材料，以LiNi0.5Mn1.5O4为正极材料时，其充放电原理为：正极反应：LiNi0.5Mn1.5O4==Li1-X Ni0.5Mn1.5O4+xLi++xe-负极反应：6C+2Li++2e- ==Li2C6电池总反应：2LiNi0.5Mn1.5O4+6xC== 2Li1-X Ni0.5Mn1.5O4+xLi2C6放电为上述反应的逆反应4大功率动力电池生产工艺从图3可以看出制造锂电子动力电池的关键装备有三类，一种用于制造电极材料，如涂布机、隔膜及极片分切、成型机等，这些智能化高精密度装备的应用，能够极大提升电极材料的物化性能以及外表质量，有利于实现电池能量存储性能和电池使用期限方面的突破；一种用于制造电池单元，中型、大型尺寸的卷绕机、叠片机、焊接机、注液机等，这些装备的自动化水平的提高有利于帮助锂离子动力电池产业突破发展瓶颈；一种用于动力电池的组装和测试，由于锂离子动力电池不同单元间的参数多少会存有一定的差别，所以，为了保证产品的一致性，配置智能化测试装备显得非常重要。
图3 锂离子电池生产工艺流程图4.1正负极活性物质的配料按一定配恒定w为5% 的粘结剂和1MPa 的制片压力, 称取质量百分含量分别为90% 、85% 、80% 、75% 、65% 、55% 、45% 的活性物质极片。
固定w ( 导电剂) = 10% 和1MPa 的制片压力, 粘结剂的质量分数含量分别为10%、7%、5% 、3% , 制备正极片。
恒定活性物质导电剂和粘结剂的质量配比85:10:5, 制片压力分别取25MPa2MPa、15MPa、1MPa、05MPa。
实验结果见表4.2.1。
表4.2.1 不同因素下LiNi0.5Mn1.5O4容量由表 1 知, 当正极片中粘结剂的含量不变时,随着活性物质的减少(导电剂的增加),锰酸锂的放电比容量有增加的趋势。
正极片中的导电剂碳黑排列成较长而发达的主体链状结构, 交织成密集的网络, 形成四通八达的通路的立体结构, 能够降低活性物质锰酸锂的电阻,使电化学反应顺利进行。
但活性物质的含量少于55%(导电剂的含量多于40%) 时,放电比容量突然下降。
当正极片中导电剂碳黑的含量保持恒定, 粘结剂的含量从10% 减少到5% 时, 锰酸锂的放电比容量增加。
粘结剂过多, 锂离子在正、负极之间迁移的阻力增大,不利于锂离子在尖晶石构型的锰酸锂中的脱出和嵌入。
粘结剂过少, 使得锰酸锂颗粒与碳黑颗粒接触不充分, 导致锰酸锂的放电比容量过低。
选择镍锰酸锂：导电炭黑：粘结剂PVDF质量比为85:8:7制备的极片具有优异的性能。
由于石墨烯具有电阻率只约10-6 Ω·cm具有优异的导电性能，在负极浆料中不需要加入导电剂。
选择石墨烯：粘结剂的质量比97.5：2.5粘结剂的减少有利于提高电极材料的导电性。
动力电池的制造，由于极片量大，需要搅制大量的电池正负极浆料，为了尽量保证电池的一致性，必须保证同一批次浆料的一致性，这就要求搅拌机向大容量型发展，同时解决以下关键技术：△高速状态下，存在腐蚀性气体的真空密封技术；△高速状态下，搅拌拐材料磨损对电池性能的影响；△搅拌机上与电池浆料接触的材料必须具备耐蚀性、高耐磨性、化学与物理稳定性。
△搅拌形式必须使整个搅拌过程无死点并尽量避免搅拌过程中产生局部温升，浆料粉料粒度分布要求均匀。
△搅拌拐的搅拌形式、搅拌速度以及与搅拌桶的间隙对浆料的影响，特别是对粘结剂分子链剪切的影响。
△搅拌机的设计中，应特别注重安全性和防爆性。
图4.2.1 搅拌器示意图选择广州鸿方化工生产专用设备有限公司生产的60L全自动双行星真空搅拌机。
价格为108000.00/台。
具体设备参数如下：动力类型：电动应用领域：化工.化妆品.医药.食品.能源.塑料橡胶. 适用物料：锡膏.油墨.化学品.粘胶.油漆涂料.干粉.药物.塑料.胶水.食品料桶容量：60（L）搅拌机类型：真空搅拌机.行星搅拌机型号：60L搅拌鼓形状：圆盘型规格：60A 转速范围：0-100（r/min）布局形式：立式物料类型：液-液,固-液.固体颗粒.干粉.干粉-膏体.膏体品牌：鸿方生产能力：60（L）电机功率：5.5/7.5（Kw）作业方式：连续作业式每次处理量范围：全部（L）属性：属性值搅拌方式：行星搅拌4.2正负极材料制片在锂离子动力电池的生产工艺——极片制作之全部工序当中，极片的浆料涂布工艺及装备是极为关键的部分。
首先，由于极片浆料的粘度远远高于普通的涂布液，而且该工艺浆料的标准量也非常大，根本无法以常规的方法实现均匀涂布，因此以该浆料的流动机理为依据，综合其流变特征以及涂布要求，通过多种方案进行试验，证实挤压涂布技术相对适合。
挤压涂布技术是一种相对比较先进的工艺，适用于粘度较高的流体涂布，而且形成的涂层的精度也相对比较高。
那么怎么利用条缝挤压涂布以便获得相对均匀涂层呢？必须保证挤压涂布机挤压嘴的设计参数和操作参数均在相对适合的范围，即保证其在“涂布窗口”的临界区间之内，才可以正常使用。
由于挤压嘴的设计参数会直接影响到涂布的精度的高低，所以在设计时要提前搜集好与涂布浆料流变特性有关的所有数据信息，另外，如果挤压嘴按照提供相关数据设计加工完成之后，涂布浆料的流变性质又发生了变化，那也极有可能影响到极片涂布的精度。
这种工艺的相关装备相对复杂，其操作运行的技术性要求比较高。
其次，涂布全过程中包括涂布、干燥、自动纠偏等多个环节，极点之间依靠多个传动点进行拖动，在涂布机的传动设计中可以采用直流电机自动化调速控制工艺，保证涂布点片速度的稳定性，进而确保涂布纵向的均匀程度，在涂布机的关键部位设置自动纠偏装备，保证涂布时浆料能够均匀分布到极片之上，并确保留有均匀片边，以便在涂布工艺结束时可以获得边缘整齐的中间产品，为接下来的工艺流程创造优良的条件。
图4.3.1 涂布工艺基本流程图图4.3.2 涂布机示意图设备将涂布金属箔从放卷装备放出，置入涂布机，待金属箔的首尾在接片台处接为一个连续带之后，拉片装置再将连续带供于张力调整与自动纠偏装备中，通过对片路张力及位置的调整，再正式到达涂布装置；在涂布装置中，相关设备按照涂布预定放卷接片拉片张力控制自动纠漏涂布干燥自动纠漏张力控制自动纠漏收卷量以及空白区间用极片浆料实施涂布，设备在双面涂布的时候能够实现对正面涂布与空白长度的智能化跟踪。
涂布工序结束后，把湿基片传入干燥装置开始干燥，具体温度按涂布的快慢与厚度设定。
这一流程完成后，通过张力调整、自动纠偏两个工序之后实施极片收卷，为接下来的工艺做准备。
最后，涂布设备系统的安装调试。
涂布设备系统主要包括挤压式涂布机，电气控制系统，干燥通风系统等等，在安装完毕之后，再进行设备的试运行，机电联合试运行以及全系统联动试运行，在均达到设计及应用指标的情况下，进行锂离子电池涂布工艺的开展。