主要受電動(dòng)汽車(chē) （EV）日益增長(zhǎng)的推動(dòng)，全球鋰離子 （Li-Ion） 電池市場(chǎng)正在迅速發(fā)展，并顯示出巨大的商業(yè)潛力。Grand View Research 預(yù)計(jì)，從現(xiàn)在到 2028 年，它的復(fù)合年增長(zhǎng)率 （CAGR） 將超過(guò) 19%，而 Research and Markets 預(yù)計(jì)，到 2019 年底，它的收入將從去年的 410 億美元增長(zhǎng)到近三倍（116 美元）十年。

鋰離子電池設(shè)計(jì)在不斷發(fā)展，人們正在努力加快充電時(shí)間并將更多的儲(chǔ)能容量安裝到更緊湊的空間中。但對(duì)于電池制造商、回收商和經(jīng)銷(xiāo)商來(lái)說(shuō)，要利用這項(xiàng)技術(shù)提供的商機(jī)，他們需要訪(fǎng)問(wèn)他們正在為其客戶(hù)群開(kāi)發(fā)的電池的詳細(xì)數(shù)據(jù)。這將幫助他們區(qū)分他們的產(chǎn)品，確保更高的質(zhì)量和可靠性水平，提高產(chǎn)量并增加銷(xiāo)售收入。

然而，目前可用于進(jìn)行電池分析的技術(shù)遠(yuǎn)非理想，這給供應(yīng)商帶來(lái)了重大障礙。需要一種新的、更先進(jìn)的方法來(lái)進(jìn)行快速、簡(jiǎn)單和成本有效的詳細(xì)研究。

商業(yè)優(yōu)先事項(xiàng)

從商業(yè)角度來(lái)看，電池制造商和回收商本質(zhì)上想要的是：

制造能夠賦予他們競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品——增加他們的銷(xiāo)售額和市場(chǎng)份額。

保持盡可能高的產(chǎn)量（停機(jī)時(shí)間最短），從而滿(mǎn)足客戶(hù)需求。

保持較高的運(yùn)營(yíng)效率水平——控制成本并提高盈利能力。

確保提供具有最佳性能和質(zhì)量的電池的聲譽(yù)。

此處概述的詳細(xì)高吞吐量電池映射解決方案適用于所有這些領(lǐng)域。這就是為什么越來(lái)越多的電池制造商、原始設(shè)備制造商、電池回收商和經(jīng)銷(xiāo)商現(xiàn)在正在與 Paragraf 討論部署它的原因。

更好的電池映射將如何產(chǎn)生真正的影響

詳細(xì)的電池映射將用于多種目的。通過(guò)獲得制造商集成到電池中的電池的數(shù)據(jù)，他們將更好地了解這些電池內(nèi)部的實(shí)際情況，而不必依賴(lài)于理論建模。

在最初的開(kāi)發(fā)階段，電池制造商通常會(huì)評(píng)估來(lái)自不同供應(yīng)商的電池。他們將查看電流密度數(shù)據(jù)，以了解這些電池在集成到電池中后的性能。這將使他們能夠看到在確保安全運(yùn)行（避免熱失控等）的同時(shí)，他們可以推動(dòng)這些電池走多遠(yuǎn)。如果正在試驗(yàn)一種新的設(shè)計(jì)，他們會(huì)想看看正在使用的電池會(huì)受到怎樣的影響。最后，一旦全面生產(chǎn)，將需要進(jìn)行線(xiàn)下測(cè)試，以檢查是否保持了預(yù)期的質(zhì)量。

除此之外，回收業(yè)務(wù)一直在增長(zhǎng)，而位于那里的公司如果想增加利潤(rùn)，就需要更好的電池分析。當(dāng)一次使用電池（如電動(dòng)汽車(chē)中的電池）的充電容量降至其原始數(shù)字的75-80%左右時(shí)，需要重新調(diào)整其用途。它們可以進(jìn)入家用太陽(yáng)能電池板系統(tǒng)或調(diào)峰裝置（用于商業(yè)場(chǎng)所、學(xué)校、醫(yī)院等）。但在電池回收商可以轉(zhuǎn)售這些電池之前，他們必須仔細(xì)檢查他們收到的電池，以便評(píng)估它們是否適合第二生命部署。這將使他們能夠定位可能影響儲(chǔ)能能力的任何死區(qū)，并確定需要處理的任何安全問(wèn)題。

目前，鋰離子電池的分析將通過(guò)使用分布在電池周?chē)?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/溫度傳感器/" target="_blank">溫度傳感器來(lái)間接測(cè)量電流密度，或者通過(guò)連接到匯流條上的分流電阻來(lái)測(cè)量進(jìn)出電池的電流。然而，從這些方法得出的數(shù)據(jù)給出了不完整的圖景。

從溫度傳感器獲取有意義的數(shù)據(jù)需要更長(zhǎng)的時(shí)間，因?yàn)橐獧z測(cè)到溫度的任何變化都需要電流密度的較大變化。使用分流電阻器進(jìn)行電流測(cè)量也有其缺點(diǎn)，因?yàn)檫@些設(shè)備只能放置在電池的某些點(diǎn)上。這意味著電池性能的整體可見(jiàn)性非常有限，運(yùn)行速度變慢并且測(cè)試設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)停機(jī)時(shí)間增加。

更高分辨率的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

利用其以低單位成本大批量生產(chǎn)基于石墨烯的磁傳感器的能力，Paragraf 采用了不同的電池映射方法。這克服了傳統(tǒng)技術(shù)的缺點(diǎn)，從而更準(zhǔn)確地指示細(xì)胞內(nèi)正在發(fā)生的事情。整個(gè)供應(yīng)鏈都可以看到這樣做的好處——電池供應(yīng)商、電池制造商和電池回收商都可以從中受益。

Paragraf 開(kāi)發(fā)的石墨烯霍爾傳感器 （GHS） 解決方案使用產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)實(shí)時(shí)確定任何電流密度波動(dòng)。GHS 傳感器測(cè)量整個(gè)電池多個(gè)不同點(diǎn)的磁場(chǎng)，可以為工程師提供高分辨率數(shù)據(jù)。即使電流密度的相對(duì)較小的變化也可以快速確定。

與分流電阻器相比，GHS 傳感器的緊湊性在空間分辨率方面提供了顯著改進(jìn)。這些傳感器可以放置在電池的任何位置。GHS 方法還提供了更大的內(nèi)置冗余。如果一個(gè)傳感器發(fā)生故障，那么系統(tǒng)的其余部分將繼續(xù)工作。只需更換一個(gè)有故障的傳感器節(jié)點(diǎn)，而不是全部更換，就像分流電阻器布置的情況一樣。

加速測(cè)試程序

使用 GHS 可以更快地完成數(shù)據(jù)采集，從而可以在更短的時(shí)間內(nèi)完成測(cè)試——這意味著更快的周轉(zhuǎn)時(shí)間和更高的吞吐量。它還可以更快地響應(yīng)安全關(guān)鍵問(wèn)題（如電流短路），以便更快地關(guān)閉電池。

簡(jiǎn)化測(cè)試設(shè)置

GHS 傳感器能夠涵蓋電池分析所需的所有測(cè)量工作，而其他傳感器僅處理特定方面。因此，不再需要為不同的功能使用不同的傳感器類(lèi)型。這顯著簡(jiǎn)化了測(cè)試設(shè)置，使一切更加標(biāo)準(zhǔn)化。首先，這意味著對(duì)測(cè)試設(shè)備的資本投資更少。其次，可以縮短技術(shù)人員在測(cè)試（更改設(shè)置）之間的準(zhǔn)備時(shí)間——因此每天可以進(jìn)行更多測(cè)試并提高生產(chǎn)力。這也意味著可以消除因在不同傳感器之間交換而產(chǎn)生的錯(cuò)誤。

更好的產(chǎn)品優(yōu)化

由于 GHS 傳感器能夠提供不斷更新的高度詳細(xì)信息，電池設(shè)計(jì)人員將能夠更好地調(diào)整他們的設(shè)計(jì)概念。制造商和原始設(shè)備制造商將能夠?qū)⒛軌騼?chǔ)存更多能量、運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)、充電更快、體積更小、重量更輕的電池推向市場(chǎng)——所有這些都將使由電池供電的產(chǎn)品更方便最終消費(fèi)者使用。

這些改進(jìn)將使這些電池在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出——允許制造商收取溢價(jià)并增加其市場(chǎng)滲透率。

由于可以在更短的時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)優(yōu)化，制造商將能夠更快地利用機(jī)會(huì)之窗，搶占競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的先機(jī)。

廣泛的潛力

GHS 是適用于電池供應(yīng)鏈中所有關(guān)鍵參與者的解決方案。電池供應(yīng)商可以在研究階段使用它進(jìn)行映射，這樣他們就可以確定整個(gè)電池的電流分布均勻，并且沒(méi)有熱點(diǎn)或其他異常情況。一旦這些電池被集成到電池單元中，電池制造商就可以進(jìn)行調(diào)查。在編譯數(shù)據(jù)集后，制造商可以將有價(jià)值的信息提供給與之合作的電池供應(yīng)商。這種反饋循環(huán)使制造商和供應(yīng)商能夠共同努力，根據(jù)市場(chǎng)需求創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。

通過(guò)擁有可以明顯更快地完成的測(cè)試過(guò)程，回收商也將受益。他們希望重新利用的電池將花費(fèi)更少的時(shí)間來(lái)鑒定。電池可以更快地部署給客戶(hù)，并更快地產(chǎn)生收入。此外，隨著對(duì)這些電池（它們的參數(shù)、公差等）的更好理解，它們中的更大比例有望被重復(fù)使用。因此，回收商可以對(duì)他們銷(xiāo)售的產(chǎn)品的質(zhì)量更有信心，而以前無(wú)法解決的新市場(chǎng)為他們打開(kāi)了大門(mén)。他們將能夠提供高質(zhì)量的二次電池，同時(shí)保持所涉及的價(jià)格點(diǎn)具有吸引力。

細(xì)粒度的電池分析將帶來(lái)更好的精煉產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)更多目標(biāo)。同時(shí)，Paragraf 的 GHS 傳感器可以幫助提高運(yùn)營(yíng)績(jī)效。