TDK邀請(qǐng)專家共同探討能源行業(yè)變化以及未來一些看法

由TDK集團(tuán)風(fēng)險(xiǎn)投資子公司TDK Ventures舉辦的“2021年能源周活動(dòng)”于2021年10月期間順利舉行。在本次活動(dòng)中我們邀請(qǐng)到了30多位電池和能源領(lǐng)域的專家，共同探討了對(duì)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(huì)的專家們一致認(rèn)為，開發(fā)現(xiàn)實(shí)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(shí)候、如何克服這些問題，以及它們將如何影響可再生能源儲(chǔ)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(chǎng)小組討論中，專家們討論了電池?cái)?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?cái)?shù)據(jù)云端檢測(cè)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(diǎn)，她認(rèn)為有必要制定電池結(jié)構(gòu)和性能的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。

她說，與數(shù)據(jù)分析和測(cè)試相關(guān)的電池技術(shù)改進(jìn)可展現(xiàn)在兩個(gè)不同的方面：一方面是針對(duì)初創(chuàng)企業(yè)，以及新興技術(shù)的應(yīng)用，比對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)掘運(yùn)用；另一方面針對(duì)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(duì)化學(xué)成分、能量密度和其他變化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這在許多研發(fā)部門都很常見。他解釋說，因?yàn)槠渲幸恍┳兞拷M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(dòng)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(cuò)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(gè)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(jiǎn)單的移動(dòng)無質(zhì)量質(zhì)子或電子的設(shè)備不同，電池移動(dòng)的是整個(gè)鋰原子，鋰原子具有質(zhì)量，因此增加了故障點(diǎn)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(cè)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?！?/p>

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

他說，為了預(yù)測(cè)電池老化及其影響，他的公司正在試驗(yàn)將車載顯示器與基于云計(jì)算的模型相結(jié)合，以降低電池系統(tǒng)本身的成本和計(jì)算負(fù)擔(dān)。

Argonne國(guó)家實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目負(fù)責(zé)人SusanBabinec女士呼吁全面共享電池?cái)?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(duì)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(yíng)養(yǎng)，它的應(yīng)用過程體現(xiàn)了它的生活方式/運(yùn)動(dòng)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(xiǎn)資本市場(chǎng)失衡，經(jīng)驗(yàn)豐富的投資者對(duì)早期和中期機(jī)會(huì)保持觀望態(tài)度。

他說，這是因?yàn)樗麄冊(cè)谏弦徊ㄇ鍧嵓夹g(shù)革命中的經(jīng)驗(yàn)。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(shì)，才能確保產(chǎn)品開發(fā)有一個(gè)穩(wěn)定管道。

專家小組預(yù)測(cè)了未來10年，哪些技術(shù)創(chuàng)新將顛覆行業(yè)。Argonne實(shí)驗(yàn)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?cái)?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(shí)，我們將不得不應(yīng)對(duì)這一問題。這里面有幾個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)。第一，快速評(píng)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?！彼f，“第二個(gè)挑戰(zhàn)是能夠在不分解整個(gè)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(gè)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(jià)值?！?/p>

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

“在管理勢(shì)能和動(dòng)能時(shí)，我們需要通過云圖和根圖找出管理沖擊和振動(dòng)、完全恢復(fù)制動(dòng)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(jí)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?！?/p>

Ghantous說，隨著電動(dòng)汽車的采用更為廣泛，這一類的問題將會(huì)增加。

“未來10年是規(guī)模化的10年。特斯拉已經(jīng)證明電動(dòng)汽車是真實(shí)可行的，你可以大規(guī)模生產(chǎn)，而人們也想買一輛電動(dòng)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(dòng)汽車，并讓人們放心地購(gòu)買它們？你必須審視整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，從材料開采到回收再利用。我們需要在整個(gè)過程中不斷改進(jìn)。但電池是這一切的核心。你將會(huì)看到相關(guān)的工廠遍布全球。你會(huì)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(jì)電動(dòng)汽車發(fā)展過程中會(huì)出現(xiàn)很多問題。

“這就是為什么我們必須不斷地對(duì)電池進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)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?dòng)，預(yù)測(cè)其性能并保持其健康。”她說。

Viswanathan說，一項(xiàng)創(chuàng)新從提出概念到實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化的間隔過長(zhǎng)，開發(fā)可行產(chǎn)品所需的巨大實(shí)驗(yàn)數(shù)量，以及風(fēng)險(xiǎn)資本的隨機(jī)盲目的天性“在我們必須應(yīng)對(duì)的氣候挑戰(zhàn)中，這不是可行的戰(zhàn)略?！?/p>

那如何解決？“機(jī)器人，機(jī)器人，機(jī)器人?！?/p>

Viswanathan說，他在四年前一個(gè)夏季項(xiàng)目里觀察到一位電解質(zhì)科學(xué)家所做的實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在他已經(jīng)將實(shí)驗(yàn)的每一步都自動(dòng)化了。他的公司已經(jīng)制造了兩個(gè)復(fù)制這些實(shí)驗(yàn)的機(jī)器人。評(píng)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(dòng)地完成。

“我們?cè)谛鹿谝咔槠陂g的生產(chǎn)力提高了3倍，因?yàn)椋ㄓ捎谧詣?dòng)化），我們可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)運(yùn)行，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室里沒有人。以前，我們只能在有人在試驗(yàn)室時(shí)運(yùn)行，所以我們只能運(yùn)行8小時(shí)，”他解釋說?！拔覀冞\(yùn)行了3個(gè)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(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)的所有創(chuàng)新結(jié)合起來，你會(huì)發(fā)現(xiàn)我們將進(jìn)行十分巨大的創(chuàng)新?！?/p>

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(duì)方面。

“商用車隊(duì)?wèi)?yīng)用更加自主，電池和電網(wǎng)之間的連接也更加緊密?！彼f?！皼]有理由將每個(gè)電池視為一個(gè)獨(dú)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(gè)車隊(duì)的決策，而不是獨(dú)立地為某個(gè)特定的電池做出單個(gè)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(gè)行業(yè)真正騰飛，我們需要學(xué)習(xí)從安全預(yù)測(cè)和性能的可預(yù)測(cè)性兩個(gè)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(xiàng)目啟動(dòng)過程中代價(jià)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(dòng)模型中內(nèi)置的誤差空間，移動(dòng)模型的容量可能為300英里，但平均每天的使用量?jī)H為50英里。

“設(shè)計(jì)了固定系統(tǒng)，電池的利用率幾乎達(dá)到100%，”她說?！半娋W(wǎng)是純經(jīng)濟(jì)的。這是一種更為苛刻的情況，因?yàn)槟惚仨氁恢笔褂秒姵?。人們預(yù)計(jì)，一項(xiàng)電網(wǎng)的投資需要持續(xù)20年?！?/p>

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?yàn)榫W(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?yàn)樵诙唐趦?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(xiǎn)，但在長(zhǎng)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?，同時(shí)提供始終如一的安全性。”他說。

TDK Ventures對(duì)能源周活動(dòng)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(shí)間里，專家小組成員和主持人會(huì)不斷為大家?guī)韺氋F的行業(yè)信息。我們?cè)O(shè)計(jì)本次活動(dòng)的初衷是激勵(lì)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(huì)，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(zhǎng)期的對(duì)話和參與，這將產(chǎn)生有意義的行動(dòng)，并幫助我們?yōu)榈厍驇斫?jīng)得起時(shí)間考驗(yàn)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(qǐng)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(jià)值的回復(fù)和行動(dòng)。

原文標(biāo)題：TDK Ventures 2021年能源周活動(dòng)精彩回顧②：電池?cái)?shù)據(jù)/BMS分析領(lǐng)域的觀點(diǎn)梳理

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