由TDK集團風險投資子公司TDK Ventures舉辦的“2021年能源周活動”于2021年10月期間順利舉行。在本次活動中我們邀請到了30多位電池和能源領域的專家，共同探討了對能源行業(yè)的變化以及未來的一些看法。

TDK Ventures 2021年能源周在線論壇第2天，與會的專家們一致認為，開發(fā)現(xiàn)實生活中的商用和家用電池應用面臨著一系列需要解決的問題。來自工業(yè)界、科研界、學術界和投資界的專家們就什么時候、如何克服這些問題，以及它們將如何影響可再生能源儲能的商業(yè)化和治理方案分享了各自的見解。

2021年10月19日進行的能源周第二場小組討論中，專家們討論了電池數(shù)據(jù)分析和管理系統(tǒng)及其相關技術的進展以及未來的發(fā)展方向，包括電池材料研究、電解液開發(fā)、電池安全、電池數(shù)據(jù)云端檢測管理、BMS、人工智能/機器學習、質量控制等等話題。

許多人同意Qnovo技術副總裁DaniaGhantous女士的觀點，她認為有必要制定電池結構和性能的測量標準。

她說，與數(shù)據(jù)分析和測試相關的電池技術改進可展現(xiàn)在兩個不同的方面：一方面是針對初創(chuàng)企業(yè)，以及新興技術的應用，比對機器學習的發(fā)掘運用；另一方面針對這些企業(yè)和技術成熟以后行業(yè)的整體發(fā)展情況。兩者都影響技術成熟水平。

Voltaiq創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官TalSholklapper先生表示，研究人員和公司需要從生產(chǎn)過程中了解他們的決策和使用的材料如何影響電池性能。這包括不斷地對化學成分、能量密度和其他變化進行實驗，這在許多研發(fā)部門都很常見。他解釋說，因為其中一些變量組合從一開始就存在，所以“從零開始”收集和記錄數(shù)據(jù)是有幫助的。自動化數(shù)據(jù)管理并授予決策者和工程師訪問權限可促進持續(xù)創(chuàng)新、快速試錯和優(yōu)化生產(chǎn)力。

當然，說起來容易做起來難。

“電池是一個封閉的系統(tǒng)，你看不見內部。因此，你無法輕松診斷故障。” 卡內基梅隆大學機械工程助理教授Venkat Viswanathan先生指出。

他說，與簡單的移動無質量質子或電子的設備不同，電池移動的是整個鋰原子，鋰原子具有質量，因此增加了故障點的數(shù)量。找出和解決所有這些潛在的問題需要研究人員匹配和分析負極、正極、電解液和其他電池材料的性能測試數(shù)據(jù)。

羅密歐電力公司首席技術官AK Srouji先生表示：“端到端智能是電池工程和建設不可或缺的技術組成部分。”

“這些系統(tǒng)是高度非線性的。不同的電池使用時間不同，被使用的方式存在著很大的歷史獨立性。”Srouji說。

他說，為了預測電池老化及其影響，他的公司正在試驗將車載顯示器與基于云計算的模型相結合，以降低電池系統(tǒng)本身的成本和計算負擔。

Argonne國家實驗室項目負責人SusanBabinec女士呼吁全面共享電池數(shù)據(jù)，并指出“算法的質量不僅反映了數(shù)據(jù)科學家和電化學專家的能力，還反映了數(shù)據(jù)的絕對數(shù)量”。

SES的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官胡啟朝先生表示，電池的健康狀況與人類的健康狀況類似。這一部分取決于電池的“DNA”，也就是它的構造組成。它的“生活方式”也發(fā)揮了作用。電池的燃料電化學成分代表了它的營養(yǎng)，它的應用過程體現(xiàn)了它的生活方式/運動習慣。

MVDB Advisors創(chuàng)始人MarcVan Den Berg先生表示，私募股權和風險資本市場失衡，經(jīng)驗豐富的投資者對早期和中期機會保持觀望態(tài)度。

他說，這是因為他們在上一波清潔技術革命中的經(jīng)驗。資本不再在一千家公司中參股，希望其中幾百家公司能興旺發(fā)達，而是集中在少數(shù)幾家企業(yè)。Van Den Berg強調說，早期的初創(chuàng)公司并不被看好。

要改變這樣的局勢，才能確保產(chǎn)品開發(fā)有一個穩(wěn)定管道。

專家小組預測了未來10年，哪些技術創(chuàng)新將顛覆行業(yè)。Argonne實驗室的Babinec表示，電池的二次利用將改變電池供應鏈。她說，目前投用的電池數(shù)量還不夠多，電池的二次利用還不是問題。

“但用不了多久——八年左右——當大規(guī)模的電池使用為我們帶來大量還有剩有80%容量的廢棄電池時，我們將不得不應對這一問題。這里面有幾個技術挑戰(zhàn)。第一，快速評估電池的健康狀況，我不是指快速檢查容量。我指的是查看各種阻力。”她說，“第二個挑戰(zhàn)是能夠在不分解整個模塊的情況下分離電芯并使其失效，這將破壞經(jīng)濟效益。第三個是找出這些東西的去向，這樣你就能在它們的使用壽命中獲取最大的經(jīng)濟價值。”

Van Den Berg選擇解決圍繞熱力學第一定律的問題，以實現(xiàn)性價比，作為未來10年要攀登的最大山峰。

“在管理勢能和動能時，我們需要通過云圖和根圖找出管理沖擊和振動、完全恢復制動能量和管理熱電能的能力。”他解釋說，“需要解決電池組、BMS以及與主控級汽車控制器的集成問題，這樣我們就可以用目前成本的一半左右獲得2到3倍的性能。”

Ghantous說，隨著電動汽車的采用更為廣泛，這一類的問題將會增加。

“未來10年是規(guī)模化的10年。特斯拉已經(jīng)證明電動汽車是真實可行的，你可以大規(guī)模生產(chǎn)，而人們也想買一輛電動汽車。” 她說，“我們如何才能從現(xiàn)在的情況發(fā)展到擁有數(shù)千萬輛電動汽車，并讓人們放心地購買它們？你必須審視整個生態(tài)系統(tǒng)，從材料開采到回收再利用。我們需要在整個過程中不斷改進。但電池是這一切的核心。你將會看到相關的工廠遍布全球。你會在不同公司的具體業(yè)務中看到不同的情況。”

她說，她預計電動汽車發(fā)展過程中會出現(xiàn)很多問題。

“這就是為什么我們必須不斷地對電池進行實時探測和管理的原因，以便準確地了解它在做什么，并能夠對其采取行動，預測其性能并保持其健康。”她說。

Viswanathan說，一項創(chuàng)新從提出概念到實現(xiàn)市場化的間隔過長，開發(fā)可行產(chǎn)品所需的巨大實驗數(shù)量，以及風險資本的隨機盲目的天性“在我們必須應對的氣候挑戰(zhàn)中，這不是可行的戰(zhàn)略。”

那如何解決？“機器人，機器人，機器人。”

Viswanathan說，他在四年前一個夏季項目里觀察到一位電解質科學家所做的實驗，現(xiàn)在他已經(jīng)將實驗的每一步都自動化了。他的公司已經(jīng)制造了兩個復制這些實驗的機器人。評估電解液在特定應用中的效用現(xiàn)在只需要7分鐘，并且可以完全自動地完成。

“我們在新冠疫情期間的生產(chǎn)力提高了3倍，因為（由于自動化），我們可以實現(xiàn)24小時運行，因為實驗室里沒有人。以前，我們只能在有人在試驗室時運行，所以我們只能運行8小時，”他解釋說。“我們運行了3個半月。有人每周做一次溶液補給，但這是唯一需要人工的一步。機器人實驗的力量將是不可想象的。如果你把它與我們所說的未來五年將要實現(xiàn)的所有創(chuàng)新結合起來，你會發(fā)現(xiàn)我們將進行十分巨大的創(chuàng)新。”

Romeo Power公司的Srouji說，電池管理系統(tǒng)是未來的潮流，尤其是在商用車隊方面。

“商用車隊應用更加自主，電池和電網(wǎng)之間的連接也更加緊密。”他說。“沒有理由將每個電池視為一個獨立的電池。能夠收集數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡鏈接和基礎設施現(xiàn)在可以做出支持整個車隊的決策，而不是獨立地為某個特定的電池做出單個決策。我們可以在AI整體控制這些電池的情況下不斷優(yōu)化電池系統(tǒng)。”

在讓創(chuàng)新產(chǎn)生成效方面，Sholklapper指出，“為了讓這個行業(yè)真正騰飛，我們需要學習從安全預測和性能的可預測性兩個方面更深入地了解他們的電池系統(tǒng)。”

他說，另一種選擇是繼續(xù)大規(guī)模的失效召回和項目啟動過程中代價高昂的延誤，這正是許多公司無法生存的原因。

Babinec指出，固定式蓄電池不具備移動模型中內置的誤差空間，移動模型的容量可能為300英里，但平均每天的使用量僅為50英里。

“設計了固定系統(tǒng)，電池的利用率幾乎達到100%，”她說。“電網(wǎng)是純經(jīng)濟的。這是一種更為苛刻的情況，因為你必須一直使用電池。人們預計，一項電網(wǎng)的投資需要持續(xù)20年。”

她說，管理性能需要開放源代碼數(shù)據(jù)或以保密方式處理數(shù)據(jù)，因為網(wǎng)格問題無法從單一數(shù)據(jù)源解決。”

最后，SES的胡啟朝強調需要在不影響性能和使用范圍基礎之上確保電池的安全性，因為在短期內，隨著能量密度的增加，安全方面將受到影響。

“在短期內，我們可能可以通過軟件減輕車輛和包裝層面的安全風險，但在長期內，我們應該開發(fā)新材料、新電解液或負極，它們仍然可以提供高能量密度，同時提供始終如一的安全性。”他說。

TDK Ventures對能源周活動的成功舉辦感到非常高興。論壇第二天的精彩討論預示著在接下來的時間里，專家小組成員和主持人會不斷為大家?guī)韺氋F的行業(yè)信息。我們設計本次活動的初衷是激勵新一代發(fā)明家和創(chuàng)業(yè)者，他們將幫助我們解決在能源行業(yè)中面臨的最大問題。我們相信，能源周期間提供的信息將幫助初創(chuàng)企業(yè)和投資者尋找更多機會，為可持續(xù)的地球做出貢獻——這一目標與TDK Ventures的使命完全一致。通過與能源行業(yè)從業(yè)人員的深入討論，我們希望在能源轉型社區(qū)中激發(fā)長期的對話和參與，這將產(chǎn)生有意義的行動，并幫助我們?yōu)榈厍驇斫?jīng)得起時間考驗的改善措施。

未來幾周，我們將定期回顧能源周論壇中提出的見解，并根據(jù)其中特定的某些問題、挑戰(zhàn)和機遇發(fā)表一系列文章，敬請期待。您也可以關注我們，加入我們，給我們留言，您的反饋將促使我們做出更有價值的回復和行動。

原文標題：TDK Ventures 2021年能源周活動精彩回顧②：電池數(shù)據(jù)/BMS分析領域的觀點梳理

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