化学专业专业解读

化学专业专业解读

01:背景提要

尽管受到半导体供应短缺和全球疫情再次传播、供应链短缺等不利因素影响，但动力电池领域却从2020年第三季度开始复苏至今保持稳定的高增长趋势。

2022年2月，韩国调研机构SNE Research发布的最新数据，2021年全球各国注册的电动汽车电池电量总量为296.8GWh，同比增长一倍以上。

其中我国核心动力电池制造商之一的宁德时代，继续蝉联全球最大动力电池企业榜首，全球装机量达到96.7GWh，市场占有率为32.6%，位列全球第一。

中国一直担当着全球动力电池舞台上的主角。首先， 载“中国制造”的大环境优势下我国为全球供应了超过70%的锂电池、超过80%的电池正极材料和超过90%的负极材料，是名副其实的电池大户。

另一方面中国自己也是全球最大的应用市场，前十个月的装机量占了全球六成。

打破技术壁垒

动力电池的技术突破也是各厂商研发重点，越来越多的人盯上了快充电池、续航能量更强的电池技术这块大蛋糕，谁有技术，谁就是王者。

动力电池的技术源于化学工程，寻找物美价廉的电池材料又成了技术人员关注的焦点。随着纳米技术的发展和涌现，这让电池界专家学者看到了新的希望。

纳米材料作为天然优势在于其尺寸较、比表面积大，可以在电极层面上有效抵抗力学上的破坏，并且活性纳米颗粒在电极内部可以有效、快速地传输电荷，对于电池性能的提高至关重要。

02:科研项目推荐

在本项目中，我们将了解纳米技术在动力电池领域中的应用、了解纳米技术的基本原理，并了解这一快速增长的领域发展方向。

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不同以及为什么不同，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。

以IBDP高中课程大纲为例，2023年IBDP大纲改革前Options部分要求学生对于化学的研究方向包括能源、材料科学这两项；2023改革后大纲将更加考察学生对物质结构和化学反应概念和技能应用于相应的化学环境的能力。

改革后的新大纲环境下，学生可以在Options基础上，对纳米材料的物质结构加深理解，并将其应用在动力电池这一蓬勃发展中的领域。

导师介绍

Colm导师是剑桥大学电子工程专业的终身正教授、工程学院副院长、剑桥大学格顿学院和纳米科学中心研究员。Colm导师在教学方面颇有建树。1997年他作为纳米科学组研究员身份加入剑桥大学，至今在校讲授纳米技术、电子学、电磁学、量子力学等课程。在2009-2010年期间担任了纳米科学中心主任期间，就发表了100多篇论文并发表100多次演讲，并编写并出版了剑桥大学纳米技术教科书。

项目大纲概述

1.电动汽车概述&纳米技术的应用

2.电池的化学反应原理、锂离子电池介绍、电池能量密度

3.特斯拉电池技术分析

案例分享

W同学

背景学校：广东实验中学附属国际部

录取学校：渥太华大学

H同学

背景学校：电子科技大学微电子专业

录取学校：南洋理工大学

L同学

背景学校：四川大学新能源材料与器件专业

录取学校：曼彻斯特大学高级工程材料专业

研究性学习题目分享

1.Advanced Design of Electrode Nanomaterials of Lithium-Ion Batteries for Electric Vehicles 一种电动汽车锂离子电池电极纳米材料的设计

2.Emerging Electrode Materials for Lithium-Ion Batteries新型锂离子电池电极材料

3.Preparation method and application of silicon nanowires硅纳米线的制备方法及应用