由TDK集團(tuán)風(fēng)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(lǐng)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(rèn)為，開發(fā)現(xiàn)實生活中的商用和家用電池應(yīng)用面臨著一系列需要解決的問題。來自工業(yè)界、科研界、學(xué)術(shù)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(jìn)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(guān)技術(shù)的進(jìn)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(jī)器學(xué)習(xí)、質(zhì)量控制等等話題。

許多人同意Qnovo技術(shù)副總裁DaniaGhantous女士的觀點，她認(rèn)為有必要制定電池結(jié)構(gòu)和性能的測量標(biāo)準(zhǔn)。

她說，與數(shù)據(jù)分析和測試相關(guān)的電池技術(shù)改進(jìn)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(shù)的應(yīng)用，比對機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)掘運用；另一方面針對這些企業(yè)和技術(shù)成熟以后行業(yè)的整體發(fā)展情況。兩者都影響技術(shù)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(xué)成分、能量密度和其他變化進(jìn)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(quán)限可促進(jìn)持續(xù)創(chuàng)新、快速試錯和優(yōu)化生產(chǎn)力。

當(dāng)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(nèi)部。因此，你無法輕松診斷故障。” 卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)械工程助理教授Venkat Viswanathan先生指出。

他說，與簡單的移動無質(zhì)量質(zhì)子或電子的設(shè)備不同，電池移動的是整個鋰原子，鋰原子具有質(zhì)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(fù)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(shù)官AK Srouji先生表示：“端到端智能是電池工程和建設(shè)不可或缺的技術(shù)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(yù)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(jié)合，以降低電池系統(tǒng)本身的成本和計算負(fù)擔(dān)。

Argonne國家實驗室項目負(fù)責(zé)人SusanBabinec女士呼吁全面共享電池數(shù)據(jù)，并指出“算法的質(zhì)量不僅反映了數(shù)據(jù)科學(xué)家和電化學(xué)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(gòu)造組成。它的“生活方式”也發(fā)揮了作用。電池的燃料電化學(xué)成分代表了它的營養(yǎng)，它的應(yīng)用過程體現(xiàn)了它的生活方式/運動習(xí)慣。

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

他說，這是因為他們在上一波清潔技術(shù)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(dá)，而是集中在少數(shù)幾家企業(yè)。Van Den Berg強(qiáng)調(diào)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(yù)測了未來10年，哪些技術(shù)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(yīng)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(dāng)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(yīng)對這一問題。這里面有幾個技術(shù)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(jì)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(jì)價值。”

Van Den Berg選擇解決圍繞熱力學(xué)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(fù)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?nèi)绾尾拍軓默F(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(jìn)。但電池是這一切的核心。你將會看到相關(guān)的工廠遍布全球。你會在不同公司的具體業(yè)務(wù)中看到不同的情況。”

她說，她預(yù)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(jìn)行實時探測和管理的原因，以便準(zhǔn)確地了解它在做什么，并能夠?qū)ζ洳扇⌒袆樱A(yù)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(fēng)險資本的隨機(jī)盲目的天性“在我們必須應(yīng)對的氣候挑戰(zhàn)中，這不是可行的戰(zhàn)略。”

那如何解決？“機(jī)器人，機(jī)器人，機(jī)器人。”

Viswanathan說，他在四年前一個夏季項目里觀察到一位電解質(zhì)科學(xué)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(fù)制這些實驗的機(jī)器人。評估電解液在特定應(yīng)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(bǔ)給，但這是唯一需要人工的一步。機(jī)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(jié)合起來，你會發(fā)現(xiàn)我們將進(jìn)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?wèi)?yīng)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(luò)鏈接和基礎(chǔ)設(shè)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(xué)習(xí)從安全預(yù)測和性能的可預(yù)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(nèi)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(shè)計了固定系統(tǒng)，電池的利用率幾乎達(dá)到100%，”她說。“電網(wǎng)是純經(jīng)濟(jì)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(yù)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(qiáng)調(diào)需要在不影響性能和使用范圍基礎(chǔ)之上確保電池的安全性，因為在短期內(nèi)，隨著能量密度的增加，安全方面將受到影響。

“在短期內(nèi)，我們可能可以通過軟件減輕車輛和包裝層面的安全風(fēng)險，但在長期內(nèi)，我們應(yīng)該開發(fā)新材料、新電解液或負(fù)極，它們?nèi)匀豢梢蕴峁└吣芰棵芏龋瑫r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(yù)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(shè)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(jī)會，為可持續(xù)的地球做出貢獻(xiàn)——這一目標(biāo)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(zhuǎn)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(jī)遇發(fā)表一系列文章，敬請期待。您也可以關(guān)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(fù)和行動。

原文標(biāo)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(lǐng)域的觀點梳理

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