Logo ÉTS
Session
Cours
Responsable(s) Kamal Al-Haddad

Se connecter
 

Sauvegarde réussie
Echec de sauvegarde
Avertissement
École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Kamal Al-Haddad


PLAN DE COURS

Hiver 2024
SYS864 : Sujets spéciaux II : génie électrique (3 crédits)
Battery Technology and Energy Conversion/Storage





Préalables
Aucun préalable requis




Descriptif du cours

Sujets d'intérêt majeur dans le domaine du génie électrique et familiarisation avec les derniers développements technologiques dans un ou plusieurs domaines de pointe. Sujets particuliers dans différentes spécialités du génie électrique.

Cours offert à la session d'hiver 2024 :




Objectifs du cours

*****Note: This course will be given in English.*****

At the end of the course, the students will be able to:

  • Gain a fundamental understanding of the working principles of different batteries.
  • Learn the most promising batteries including lithium-ion batteries, lithium metal batteries, all-solid-state batteries, metal-air batteries, flexible and wearable batteries, etc.
  • Gain multidiscipline fundamental knowledge in electrochemistry, material science and engineering, and battery prototype assembly and fabrication.
  • Compare different types of batteries, understand their advantages and disadvantages, and assess their future perspective and their specific practical applications.

More information about the course description:

This course will introduce the working principles of various batteries and the fundamental knowledge including battery types (eg, lithium-ion battery, lithium metal battery, all-solid-state battery, metal-air battery, metal-ion battery, flow battery, etc. .), materials design/characterization, battery cell component fabrication, battery assembly, and energy device performance evaluation, etc. Importantly, depending on the battery types and their specific features, the students will understand various battery applications in different fields ranging from portable/wearable electronics, health/medical devices, to transportation like electric vehicles, as well as large capacity energy storage. In addition, this course will also open broad discussions on how well employ battery technologies to benefit our society, economy, and environment for sustainable development.




Stratégies pédagogiques
  • Lectures: one lesson (3.5 hours with a 30-minute break) per week
  • Project & Presentation



Utilisation d’appareils électroniques

Typically, this course will be conducted in person.

However, in the event of severe weather (snowstorms, etc), the course will be held remotely via Zoom.

 

 




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Vendredi 13:30 - 17:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Gaixia Zhang Activité de cours gaixia.zhang@etsmtl.ca A-2644



Cours

Cour No

Description

Heures

1

Introduction (V1)

  • Brief self-introduction (professor and students)
  • Energy conversion and storage technology and their integration with renewable energy and grid
  • Why batteries
  • Course arrangement (lessons, project plan, presentation, exams)

 

3

2;3

Fundamentals of batteries (V2, V3)

  • Working principles of batteries (electrochemistry)
  • Battery components and their functions (anode, cathode, electrolyte, separator, collector, etc)
  • Various batteries and their applications
  • Choices of the Project Plan

6

4;5

Materials design and characterization (V4, V5)

  • Nanomaterials and nanotechnology
  • Carbon/graphene, metals, metal oxide/sulfide/etc.
  • Characterization techniques (XRD, SEM, TEM, XPS, Raman, IR, Synchrotron-XAS, etc.)
  • In-situ and ex-situ characterization of the batteries

6

6

Metal-ion batteries (V6)

  • Lithium-ion batteries
  • Other metal-ion batteries (e.g., Na, K, Zn, etc.)

 

3

7;8

Battery fabrication and evaluation (V7, V8)

  • Battery cell component fabrication.
  • Battery assembly (coin cell, pouch cell, etc.)
  • Demonstration of battery fabrication and characterization
  • Battery performance evaluation (CV, EIS, charge/discharge, cycling and rate performance, CE, etc)

6

9

Midterm exam (V9)

3

10

High capacity and high energy density batteries (V10)

  • Lithium metal batteries and others
  • All-solid-state batteries

3

11

Metal-air batteries (V11)

  • Working principles
  • Advances, challenges, and perspectives
  • Applications

3

12;13

Discussion of battery development (V12, V13)

  • Various batteries (Li/Zn/Na/Al/etc batteries, all-solid-state batteries, metal-air batteries, flexible/wearable batteries, flow batteries, etc.)
  • Current advances and challenges, as well as future perspectives
  • Battery recycling
  • Potential applications for EVs, electronics, and health/medical diagnosis, as well as energy storage (with power capacity from kW to MW or even larger) 

6

 

Total    

39 h

 

Note 1: All lessons are 3 hours 30 minutes long per week (with a 30-minute break).

Note 2: To schedule a meeting, please contact me at: gaixia.zhang@etsmtl.ca

 

 




Laboratoires et travaux pratiques

N/A

 




Évaluation
Intra examination 30% March 1st, 2024
Project 30%  
Oral presentation 15%  
Participation  5%  
Final exam 20%  

 




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 1 mars 2024



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Unless otherwise stated, any late submission of work will be penalized at 10% per day, for up to 5 days. Beyond 5 days, any work will be refused.




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur de département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note (0).



Infractions de nature académique
À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page "Citer, pas plagier !" (https://www.etsmtl.ca/Etudes/citer-pas-plagier). Les clauses du règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS (« Règlement ») s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique) pour identifier les actes qui constituent des infractions de nature académique au sens du Règlement ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par l’enseignant(e) du cours.



Documentation obligatoire
  • Teacher’s class notes
  • Student’s notebook



Ouvrages de références

A non-academic perspective on the future of lithium-based batteries

https://www.nature.com/articles/s41467-023-35933-2

Rechargeable Batteries of the Future—The State of the Art from a BATTERY 2030+ Perspective

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202102904

Design and optimization of lithium-ion battery as an efficient energy storage device for electric vehicles

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352152X23014305

Review on lithium ion battery recycling: challenges and possibilities

https://www.tandfonline.com/doi/epdf/10.1080/12269328.2023.2228799?needAccess=true

Review on Thermal Management of Lithium-Ion Batteries for Electric Vehicles

https://pubs.acs.org/doi/epdf/10.1021/acs.energyfuels.2c04243

A review of all-solid-state electrolytes for lithium batteries

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2023/qm/d2qm01071b

An overview of metal-air batteries, current progress, and future perspectives

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352152X22020631

Battery Reference Book

https://d1.amobbs.com/bbs_upload782111/files_36/ourdev_618134W9PIAM.pdf

Handbook of batteries

https://dl.icdst.org/pdfs/files/b334382400c223631bea924f87b0a1ba.pdf

Solid-State Batteries

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/bk-2022-1413.ch001

Flexible Batteries

https://www.researchgate.net/publication/341889618_Flexible_Batteries#fullTextFileContent

Electric Vehicle Battery Technologies

https://engweb.eng.wayne.edu/~ad0597//doc/9781461401339-c1.pdf

 




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://planets.etsmtl.ca

https://ena.etsmtl.ca/

 




Autres informations