新能源汽车工程专题：纳米技术驱动的

　　车载电池创新与车辆续航性能的提升研究

　　开始日期：2024-03-30

　　课时安排：7周在线小组科研学习+5周不限时论文指导学习

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　　Prerequisites

　　适合人群

　　适合年级(Grade)：高中生/大学生

　　适合专业(Major)：

　　新能源汽车工程、车辆工程、工程学、机械工程、或对相关内容感兴趣的学生。需要具备化学、物理基础。

　　建议选修：化学物质构成与反应原理。

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　　Instructor Introduction

　　导师介绍

　　Colm

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　　剑桥大学

　　University of Cambridge

　　终身正教授&系主任

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　　Program Background

　　项目背景

　　电动交通对电池的主要需求是增加能量和降低成本的同时提高安全性和寿命和耐用性。在短期内，工作的重点是用其他材料代替锂离子电池电极材料，这些材料可以在锂离子电池架构内更多地以单位体积和/或重量储存锂。这些新材料包括合金阳极，锂金属阳极，转换阴极和高镍或富锂氧化物阴极。在过去的几年里，大部分纳米级表征集中在了与这些新材料相关的转化机制和降解行为上。

　　基于这种深入的研究和开发，其中一些材料已经成功地在商业化锂离子中实施。此外，正在开发中的钠离子基材料和系统也可能具有成本优势。

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　　Program Description

　　项目介绍

　　在本课程中，我们将了解纳米技术在日常生活中的应用，了解纳米技术的基本原理，并了解这一令人兴奋的领域的发展方向。我们将从纳米技术的起源开始，讲解纳米技术到底是什么，纳米大小的物体与较大物体的属性是如何以及为什么如此不同，以及我们如何利用它。然后我们将关注电动汽车和电池技术，并以特斯拉新电池技术为案例进行分析学习。学生将在项目结束后，提交项目报告，进行成果展示。

　　个性化研究课题参考：电动汽车锂离子电池电极纳米材料的设计、不同类型的电解质–固体电解质及液体电解质、合理提高电池能量密度的监管问题、电动汽车车架和车厢使用的复合材料及其质量效应。

　　We will take a look at Nanotechnology in everyday use, gain an understanding of the basic underpinning principles and see where this exciting field is heading. We will start by looking at the origins of nanotechnology, deep in the mists of time when science thought it had all the answers, and then it became clear from one discovery after another that this was not the case. We will then look at what nanotechnology really is, and how and why the properties of nanometer-sized objects are so different to larger things, and how we can take advantage of this. We will then look at electric vehicles and battery technologies, with an emphasis on Tesla’s new battery technology. We will also look at the energy issues facing our planet and consider the energy balance of building and then running electric vehicles. Students will submit a research report at the end of this project to show their results.

　　Suggested Future Research Fields: Design of electrode nano-materials for lithium-ion battery of electric vehicle, Different types of electrolytes---solid electrolytes and liquid electrolytes, Regulatory issues for rationally increasing battery energy density, Composite materials used in electric vehicle frames and compartments and their mass effects

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　　Syllabus

　　项目大纲

　　电动汽车概述&纳米技术的应用 Overview of nanotechnology & Modern science of electric vehicles, reasons for their development

　　案例学习：电动汽车发展历程、汽车结构

　　纳米技术概论：纳米技术概念及应用、纳米薄膜/纳米纤维/碳纳米管等材料性质 Introduction to nanotechnology: Concepts and applications of nanotechnology, properties of nano-films/nano-fibers/carbon nanotubes and other materials

　　纳米技术与电池科技：电池概论及化学反应原理、电池容量与能量密度，锂离子电池、纳米材料在电池中的优化作用 Nanotech & Battery technologies：Battery introduction and chemical reaction principle, battery capacity, and energy density, comparison and analysis of ordinary batteries and new generation batteries, lithium-ion batteries, nanomaterials in the optimization of batteries

　　特斯拉电池技术分析 Introduction to Electric Vehicles: A case study of Tesla battery technology

　　项目回顾与成果展示 Program review and presentation

　　论文辅导 Project deliverable tutoring

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　　Program Outcome

　　项目收获

　　7周在线小组科研学习+5周不限时论文指导学习 共125课时

　　项目报告

　　学员获主导师Reference LetterEI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等级别索引国际会议全文投递与发表指导(可用于申请)

　　结业证书

　　成绩单