先进储能材料与器件

课程编码：180090080704P3001H 英文名称：Advanced Energy Storage Materials and Devices 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业课 主讲教师：张熊等

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。

材料物理、物理化学

第一章 储能器件的基本原理与分类 6学时 张熊
第1节 碳达峰、碳中和
第2节 储能技术基本原理
第3节 储能技术的应用
第4节 抽水蓄能
第5节 压缩空气储能、飞轮储能
第6节 化学储能
第二章 锂离子电池 9学时 张熊
第1节 电化学基本理论
第2节 锂离子电池基本原理
第3节 锂离子电池正极材料
第4节 锂离子电池负极材料
第5节 硅基负极材料
第6节 课堂研讨
第7节 锂离子电池电解质材料
第8节 锂离子电池电解液添加剂
第9节 课堂研讨
第三章 镍氢电池 3学时 张熊
第1节 镍氢电池正极材料和贮氢负极材料
第2节 镍氢电池电解质
第3节 课堂研讨
第四章 燃料电池 3学时 张熊
第1节 燃料电池的结构和工作原理
第2节 质子交换膜燃料电池的关键材料
第3节 课堂研讨
第五章 金属空气电池 3学时 张熊
第1节 空气电极催化剂
第2节 锌、铝、锂空气电池
第3节 课堂研讨
第六章 液流电池 3学时 张熊
第1节 液流电池的基本原理及分类
第2节 液流电池的系统流程及关键材料
第3节 课堂研讨
第七章 超级电容器 6学时 马衍伟
第1节 超级电容器基本原理
第2节 超级电容器电极材料
第3节 课堂研讨
第4节 超级电容器的分类
第5节 超级电容器的应用进展
第6节 课堂研讨
第八章 超导材料及其在储能中的应用 6学时 马衍伟
第1节 超导的基本理论
第2节 超导材料的分类
第3节 课堂研讨
第4节 超导储能
第5节 超导材料的应用进展
第6节 课堂研讨
第九章 储能器件的发展与应用展望 3学时 马衍伟
第1节 储能器件经济性分析
第2节 储能器件的应用展望
第3节 课堂研讨

张熊，中国科学院电工研究所研究员，博士生导师，中国科学院大学岗位教授。中国科学院青年创新促进会会员、北京市科技新星，中国电工技术学会超级电容器与储能技术专业委员会委员，中国超级电容产业联盟青年理事，曾荣获中国科学院卢嘉锡青年人才奖，2020年北京市自然科学奖二等奖，中国科学院优秀导师。长期从事超级电容器储能技术的应用基础研究，先后承担国家自然科学基金、北京市重点研发计划和企业攻关项目等。发表SCI论文160余篇，申请国家发明专利50余项，其中授权30余项。
马衍伟，中国科学院电工研究所副所长、研究员。国家杰出青年科学基金获得者（2010年），国家“万人计划”领军人才，国务院政府特殊津贴专家。目前担任国家重点研发计划项目首席科学家、科技部重点领域创新团队负责人、中国超级电容产业联盟副理事长。长期从事实用超导材料、高比能超级电容器及关键材料研究，已发表SCI论文400多篇，连续4年入选爱思唯尔中国高被引学者”榜单，出版学术专著2部（科学出版社），获得90多项发明专利授权。获十大中国科学年度新闻人物（2019）、中国科学院先进工作者、中科院优秀教师奖等称号。培养博士研究生23名，其中有9人获得中科院优秀博士学位论文，2人获得中科院院长特别奖，8人次获得中科院院长优秀奖。