电化学储能材料与器件
课程编码：180210081702P3001H
英文名称：Electrochemical Energy Storage Materials and Devices
课时：40
学分：2.00
课程属性：专业课
主讲教师：王宝
教学目的要求
本课程是化学工程、化学、材料、能源和环境等专业的基础课。本课程是一门涉及电化学、热力学、机械、电子电气、有机化学、催化工程、应用化学、材料化学、能源与环境的综合交叉课程。其既可以作为专业基础课程，学习电化学储能使学生了解世界和中国储能的发展现状，掌握电化学储能的基本原理及形式，了解锂离子电池、液流电池、铅酸电池、电容器、超级电容器等应用场景，熟悉电化学储能的基本原理，深化理解一次电池、二次电池和电容器的原理与制备工艺及手段，加深对电化学储能应用的认识。重点把握常用储能材料和器件的特点和适用范围。在此基础上掌握电化学常用材料分析与测试方法等手段。通过本课程的学习，特别要了解电化学储能的理论及技术创新、各领域之间的交叉融合产生的应用需求；能针对需求选取合适的储能材料和器件设计思路。
预修课程
材料科学概论、有机化学、无机化学、物理化学
大纲内容
第一章 电化学储能导论 3.0学时 王宝
第1节 能&源
第2节 电化学储能基础
第3节 电极材料与器件
第4节 电极材料与电池发展要求
第5节 研究生期间一点建议
第二章 电化学基础 3.0学时 王宝
第1节 电化学储能必要性
第2节 电化学储能研究对象
第3节 电化学与热力学的联系
第4节 组成可逆电池的必要条件
第5节 几个重要的电化学基础原理
第三章 锂电池电极材料（一） 4.0学时 王宝
第1节 认识锂离子电池
第2节 锂离子电池正极材料
第3节 锂离子电池负极材料
第4节 材料基础理论
第5节 材料表征技术
第6节 三元材料前沿
第四章 锂电池电极材料（二） 4.0学时 王宝
第1节 负极材料
第2节 多孔结构
第3节 快充石墨负极
第4节 硅/碳负极
第5节 立方尖晶石结构Li4Ti5O12制备方法
第6节 Li4Ti5O12-1维纳米材料
第五章 锂电池电极材料（三） 3.0学时 王宝
第1节 小批量应用的负极材料
第2节 其他负极材料
第3节 合金类负极材料
第4节 层状负极材料
第5节 过渡金属氧化物负极材料
第六章 锂电池其它电芯材料 3.0学时 王宝
第1节 锂离子电池导电剂
第2节 锂离子电池粘结剂
第3节 锂离子电池集流体
第4节 锂离子电池隔膜
第5节 非水液体电解质材料
第6节 锂离子电池包装材料
第七章 电化学储能材料表征 3.0学时 王宝
第1节 材料表征
第2节 热分析技术
第3节 XRD分析技术
第4节 电子显微镜
第5节 X射线光电子能谱技术
第八章 电化学储能器件组装与测试入门 4.0学时 王宝
第1节 扣式电池组装
第2节 充放电测试及数据分析
第3节 学术界与工业界电池性能标准的统一
第4节 实验室简易软包电池组装
第5节 锂电池制造工艺
第6节 电容器简介
第7节 超级电容器
第8节 固态超级电容器中的凝胶聚合物电解质
第九章 电化学储能材料表征与器件测试分析（一） 3.0学时 王宝
第1节 电化学测试
第2节 电化学测量概述
第3节 电池研究中的电化学技术
第4节 充放电测试方法
第5节 电化学阻抗测量技术
第6节 化学储能电池理论能量密度的估算
第十章 电化学储能材料表征与器件测试分析（二） 4.0学时 王宝
第1节 电化学测试现象分析
第2节 GITT与PITT测试原理与实例
第3节 电池自放电
第4节 赝电容
第5节 原子力显微镜
第6节 锂电池XPS表征技巧
第7节 核磁共振
第8节 拉曼/红外实验测量和分析方法
第十一章 锂离子电池应用挑战与新型锂电池开发 3.0学时 王宝
第1节 锂电池失效分析与测试
第2节 锂离子电池热安全性研究
第3节 全固态锂离子电池
第4节 锂电池用全固态聚合物电解质
第十二章 新型锂基电池研发与钠电池简介 3.0学时 王宝
第1节 锂空气电池与锂硫电池
第2节 复合硫正极中客体材料与多硫化物的相互作用
第3节 锂硫电池实际应用
第4节 钠离子电池简介
第5节 钠离子电池电极材料
参考书
1、
《储能技术》（法）
Yvest Bruet 等著， 唐西圣等译
2013年4月
北京：机械工业出版社
2、
《大规模储能技术》（美）
巴恩斯 等著，肖曦等译
2013年7月
机械工业出版社
3、
《电化学方法原理和应用》，（美）
阿伦.J.巴德等著，邵元华等译
2019年1月
化学工业出版社
4、
《电化学阻抗谱》，（美）
马克·欧瑞姆
2017年8月
雍兴跃等译，化学工业出版社
5、
《Electrochemical Supercapacitors Scientific Fundamentals and Technological Applications》
B. E. Conway等著
1999年4月
Springer 出版
课程教师信息
王宝，中国科学院过程工程研究所“生化工程国家重点实验室”研究员，博士生导师，低温电化学材料与技术课题组组长。
2000-2007年于辽宁科技大学攻读学士和硕士学位，2007-2011年于中国科学院化学研究所攻读博士学位；2011-2015年先后在新加坡南洋理工大学、美国俄勒冈州立大学、韩国首尔大学从事博士后工作。2016年入选中科院率先行动“百人计划”入所工作。
主要从事纳米结构功能材料设计合成与电化学应用研究，以及高模量超硬材料、复合材料等前沿交叉材料的跨学科研究，开发了锂离子电池、钠离子电池电芯与电池组。已发表SCI论文80余篇，13篇入选“基本科学指标数据库（ESI）”高被引论文。
申请美国发明专利2项，授权1项；申请中国发明专利17项，授权6项。主持国家自然科学基金面上项目2项、中科院百人计划项目1项、企业横向项目15项，参与自然基金委重点国际(地区)合作研究项目1项、国家重点研发计划-变革性技术关键科学问题重点专项1项、地区合作基金1项。2018和2022年连续入选中国颗粒学会青年理事会理事。合肥工业大学专业硕士兼职导师。国家重点研发计划“储能与智能电网技术”重点专项2021年和2022年项目视频答辩评审专家，23年项目现场答辩评审专家。入选江西省双千计划，担任江西省宜春市第二届政府工作顾问，河北省迁安市人民政府特聘专家。