spContent=人类一直在不懈寻找能源的踪迹。我们从自然界的各个角落不断获取能源，包括石油、煤炭、天然气等传统一次能源，以及风能、太阳能、地热能等洁净新能源。然而，即便是如此多样的能源，仍无法完全满足人类的需求。《新能源材料与表征技术》课程应运而生，是对能源挑战的回应，反映了人类对能源的持续探索和科技的进步。这门课程不仅传授了新能源材料和表征的基础知识，还融入了中国工程院吴锋院士和长江学者陈人杰教授团队的研究成果。学生们将有机会深入了解新能源的发展历程，欣赏锂离子电池、燃料电池和太阳电池等先进技术的精妙之处，学习探索物质微观世界的先进材料表征技术，从而深入了解新能源领域的前沿技术和挑战。
人类一直在不懈寻找能源的踪迹。我们从自然界的各个角落不断获取能源，包括石油、煤炭、天然气等传统一次能源，以及风能、太阳能、地热能等洁净新能源。然而，即便是如此多样的能源，仍无法完全满足人类的需求。《新能源材料与表征技术》课程应运而生，是对能源挑战的回应，反映了人类对能源的持续探索和科技的进步。这门课程不仅传授了新能源材料和表征的基础知识，还融入了中国工程院吴锋院士和长江学者陈人杰教授团队的研究成果。学生们将有机会深入了解新能源的发展历程，欣赏锂离子电池、燃料电池和太阳电池等先进技术的精妙之处，学习探索物质微观世界的先进材料表征技术，从而深入了解新能源领域的前沿技术和挑战。
—— 课程团队
课程概述
《新能源材料与表征技术》课程讲述了当前备受关注的新能源领域的核心知识，包括锂离子电池、金属锂电池、非锂离子电池、燃料电池，太阳能电池，以及新能源材料的原位和非原位的表征技术等。课程资料来源于最新的研资料，可使同学们直接了解到该领域的前沿科技动态。在学习过程中，学生们能够快速感受和掌握学科的前沿，培养科研兴趣，提升认知能力。通过具体案例演示，学生们能够直观地理解各个知识点，有助于扩展他们的专业视野。
本课程由北京理工大学长期执教在新能源领域教学科研一线的三位教师共同讲授。他们具备丰富的教学经验，对知识体系理解透彻，讲解细致生动，耐心负责。他们的专业水平和教学经验是本课程能够以高水准呈现给学习者的最有力保障。
课程特色：
（1）课程结构编排新颖，符合新时代学生的逻辑思维，使学生更易于理解和接受；
（2）通过案例和应用分析，将理论知识与实际应用结合，使学生更容易理解和应用所学知识；
（3）课程内容深入浅出，适用于在校本科生、研究生、相关专业技术人员、新能源爱好者以及中学生，可供广泛学习和参考。
授课目标
1.总体了解新能源及新材料发展需求、现状及趋势。
2.掌握现代主要新能源技术的原理和理论知识，掌握主新源材料的构与性能的关系，掌握新能源材料与器件的测试表征技术。
3.通过新能源技术及相关材料的讲解、作业和讨论，使学生掌握主要新能源材料的设计思路和参数评价体系。
4.通过课程的学习，使学生掌握一定的工程实践能力和创新能力，并将其迁移运用到其它工程问题的解决中，具备对一般工程项目的分析、设计和实施的基本素养，从而满足工程教育的基本要求。
课程大纲
绪论
课时目标：了解能源的含义和发展史、我国新能源的发展历程；掌握新能源的定义和分类；了解新能源材料与产业化。
1.1 能源革命：材料与技术新机遇
1.2 新能源与新能源材料的概念和内涵
改变世界的锂离子电池：诺贝尔的嘉奖
课时目标：了解锂离子电池发展历程和重要历史人物；掌握锂离子电池工作原理、正极材料、负极材料、电解质与隔膜材料的分类及物化性质，学习应用实例。
2.1 锂离子电池发展史、原理与分类
2.2 锂离子电池正极材料
2.3 锂离子电池负极材料
2.4 锂离子电池电解质
2.5 锂离子电池隔膜
金属锂电池：电化学圣杯
课时目标：了解金属锂电池的发展历程和重要历史人物；掌握金属锂电池的正极材料、负极材料、电解质与隔膜材料的的分类及物化性质，学习应用实例。
3.1 锂电池的故事
3.2 锂金属电池正极材料
3.3 金属锂电池负极材料
3.4 金属锂电池电解质与隔膜
金属锂电池的朋友们
课时目标：了解钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池和铝离子电池的发展史；掌握这四种非锂电池体系的工作原理和关键材料，学习应用案例。
4.1 金属锂电池的朋友们的故事
4.2 基于一价阳离子的钠电池和钾电池
4.3 基于多价阳离子的镁电池和铝电池
燃料电池“零排放”的能源转化装置
课时目标：了解燃料电池的发展史；掌握燃料电池的概念、特点及分类；掌握储氢方式；掌握碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池的结构、原理和关键材料，学习应用案例。
5.1 燃料电池概述
5.2 低温燃料电池
5.3 高温燃料电池
太阳电池：光能与电能的桥梁
课时目标：了解太阳电池的发展史；掌握太阳电池概念、原理及特点，了解我国太阳电池发展趋势。
电极材料微观秘境：先进表征技术
课时目标：了解电极材料微观结构及组成的测试技术分类，了解各测试方法的发展历史及仪器构造，掌握各类方法的基本原理与测试特点，学习应用案例。
7.1 X射线衍射技术
7.2 电子显微镜技术
7.3 光谱分析法
电解质与隔膜：离子传导媒介
课时目标：了解电解质的发展历程、分类；掌握离子电导率、离子迁移数、电化学窗口的概念及测试方法；掌握隔膜材料厚度和力学性能的测试方法，学习应用实例。
8.1 电解质的测试：离子电导率
8.2 电解质的测试：锂离子迁移数
8.3 电解质的测试：电化学窗口
8.4 隔膜的测试：厚度和力学性能
电池性能与安全：鱼和熊掌要兼得
课时目标：掌握工作电压、比容量、理论比容量、倍率、质量能量密度、体积能量密度、库伦效率等基本概念，掌握电池充放电测试原理和方法，了解高低温性能测试的概念；了解电池安全性能的测试方法。
9.1 充放电测试
9.2 高低温性能测试
9.3 差示扫描量热法
9.4 加速量热法
电化学原位表征技术：实时动态追踪
课时目标：了解原位表征技术定义和分类，掌握电化学原位光学显微镜、电化学原位透射电子显微镜、电化学原位X射线衍射和电化学原位拉曼技术的原理、实验装置、原位电化学池，学习应用案例。
10.1 什么是原位表征技术
10.2 原位光学显微镜技术
10.3 原位透射电子显微镜技术
10.4 原位X射线衍射技术
10.5 原位拉曼技术
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预备知识
证书要求
为积极响应国家低碳环保政策， 2021年秋季学期开始，中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书，仅提供电子版的认证证书服务，证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证，可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询，或者访问 https://www.icourse163.org/verify，通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核，成绩达到课程考核标准的学生（每门课程的考核标准不同，详见课程内的评分标准），具备申请认证证书资格，可在证书申请开放期间（以申请页面显示的时间为准），完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项：
1. 根据国家相关法律法规要求，认证证书申请时要求进行实名认证，请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后，系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
参考资料
[1]陈人杰，赵腾，陈楠，李丽，李月姣 《新能源材料测试原理与表征技术》，科学出版社，2024年
[2]胡觉，姚耀春，张呈旭 《新能源材料与器件概论》，治金工业出版社，2022年
[3]牛志强 《燃料电池科学与技术》，科学出版社，2021年
[4]孙世刚 等著《电化学测试原理与方法》，厦门大学出版社，2021年
[5]李福军 《二次电池科学与技术》，科学出版社，2021年
浙公网安备 33010802012594号
