化學專業專業解讀

化學專(zhuan) 業(ye) 專(zhuan) 業(ye) 解讀

01:背景提要

盡管受到半導體(ti) 供應短缺和全球疫情再次傳(chuan) 播、供應鏈短缺等不利因素影響，但動力電池領域卻從(cong) 2020年第三季度開始複蘇至今保持穩定的高增長趨勢。

2022年2月，韓國調研機構SNE Research發布的最新數據，2021年全球各國注冊(ce) 的電動汽車電池電量總量為(wei) 296.8GWh，同比增長一倍以上。

其中我國核心動力電池製造商之一的寧德時代，繼續蟬聯全球最大動力電池企業(ye) 榜首，全球裝機量達到96.7GWh，市場占有率為(wei) 32.6%，位列全球第一。

中國一直擔當著全球動力電池舞台上的主角。首先， 載“中國製造”的大環境優(you) 勢下我國為(wei) 全球供應了超過70%的鋰電池、超過80%的電池正極材料和超過90%的負極材料，是名副其實的電池大戶。

另一方麵中國自己也是全球最大的應用市場，前十個(ge) 月的裝機量占了全球六成。

打破技術壁壘

動力電池的技術突破也是各廠商研發重點，越來越多的人盯上了快充電池、續航能量更強的電池技術這塊大蛋糕，誰有技術，誰就是王者。

動力電池的技術源於(yu) 化學工程，尋找物美價(jia) 廉的電池材料又成了技術人員關(guan) 注的焦點。隨著納米技術的發展和湧現，這讓電池界專(zhuan) 家學者看到了新的希望。

納米材料作為(wei) 天然優(you) 勢在於(yu) 其尺寸較、比表麵積大，可以在電極層麵上有效抵抗力學上的破壞，並且活性納米顆粒在電極內(nei) 部可以有效、快速地傳(chuan) 輸電荷，對於(yu) 電池性能的提高至關(guan) 重要。

02:科研項目推薦

在本項目中，我們(men) 將了解納米技術在動力電池領域中的應用、了解納米技術的基本原理，並了解這一快速增長的領域發展方向。

我們(men) 將從(cong) 納米技術的起源開始，講解納米技術到底是什麽(me) ，納米大小的物體(ti) 與(yu) 較大物體(ti) 的屬性是如何不同以及為(wei) 什麽(me) 不同，以及我們(men) 如何利用它。

然後我們(men) 將關(guan) 注電動汽車和電池技術，並以特斯拉新電池技術為(wei) 案例進行分析學習(xi) 。

以IBDP高中課程大綱為(wei) 例，2023年IBDP大綱改革前Options部分要求學生對於(yu) 化學的研究方向包括能源、材料科學這兩(liang) 項；2023改革後大綱將更加考察學生對物質結構和化學反應概念和技能應用於(yu) 相應的化學環境的能力。

改革後的新大綱環境下，學生可以在Options基礎上，對納米材料的物質結構加深理解，並將其應用在動力電池這一蓬勃發展中的領域。

導師介紹

Colm導師是劍橋大學電子工程專(zhuan) 業(ye) 的終身正教授、工程學院副院長、劍橋大學格頓學院和納米科學中心研究員。Colm導師在教學方麵頗有建樹。1997年他作為(wei) 納米科學組研究員身份加入劍橋大學，至今在校講授納米技術、電子學、電磁學、量子力學等課程。在2009-2010年期間擔任了納米科學中心主任期間，就發表了100多篇論文並發表100多次演講，並編寫(xie) 並出版了劍橋大學納米技術教科書(shu) 。

項目大綱概述

1.電動汽車概述&納米技術的應用

2.電池的化學反應原理、鋰離子電池介紹、電池能量密度

3.特斯拉電池技術分析

案例分享

W同學

背景學校：廣東(dong) 實驗中學附屬國際部

錄取學校：渥太華大學

H同學

背景學校：電子科技大學微電子專(zhuan) 業(ye)

錄取學校：南洋理工大學

L同學

背景學校：四川大學新能源材料與(yu) 器件專(zhuan) 業(ye)

錄取學校：曼徹斯特大學高級工程材料專(zhuan) 業(ye)

研究性學習(xi) 題目分享

1.Advanced Design of Electrode Nanomaterials of Lithium-Ion Batteries for Electric Vehicles 一種電動汽車鋰離子電池電極納米材料的設計

2.Emerging Electrode Materials for Lithium-Ion Batteries新型鋰離子電池電極材料

3.Preparation method and application of silicon nanowires矽納米線的製備方法及應用