回顾2023,国内电芯厂商、车企相继发布了近20款电池产品:宁德时代的凝聚态电池、比亚迪的刀片电池、蜂巢能源的龙鳞甲电池、亿伟锂能的π电池、欣旺达的闪充电池、广汽埃安的弹匣电池2.0…
锂电企业的竞争早已不仅是规模和数量的较量,更是关于技术、品质和战略眼光的角逐,而其中,数字化和智能化技术能力将起到关键性的支撑作用。
在日常电池测试研发的工作中,往往会碰到一些棘手的问题:
- 检测设备接口不统一,统一处理难度大
- 测试数据庞大、格式杂乱,处理非常繁琐
- 数据依赖人工处理分析,效率低下、易出错
- 多测试基地数据分散,难以管理分析
- 海量数据沉没,如何挖掘利用?
- ……
在与多个头部电池企业交流的过程中,我逐渐发现一个共识,必须要从流程的规范、数据的高效采集、存储、分析、使用全链条上构建数据闭环,建立全流程追溯体系,才能帮助企业提升其数据管理能力,充分挖掘数据背后蕴藏的价值。
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**第一,打破数据孤岛,全流程可追溯 **
目前很多实验室仍然采用线下统计设备通道状态,手动导出数据来进行分析处理的工作模式,庞大的业务数据零散分布在多个文件/系统中,彼此之间难以关联打通,产生大量的数据孤岛,类型多样的实验数据以数据文档、扫描件形式传递,测试报告高度分散在邮件、文件夹中,难以集中管理,出现差错之后,无法追溯,且共享性和复用性非常低下……不仅浪费资源且无法保证数据的真实性、时效性。
人工传递:真实性 时效性差
测试任务难追踪 出现问题难追溯
要做到**全要素考虑(人机料法环),全场景覆盖(下单、审批、领样、检测等),全成员参与(研发人员、检测人员、管理者)的深度闭环,**通过线上快速提单,自动流转审核等,实现全流程电子化,数据记录全留存,错误数据及环节可追踪,快速查阅,快速调用。

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第二,搭建专用算法,自动分析操作
各电池企业的实验室每年都在不断累计测试数据,从测试2w通道到4w多通道,数据也从几十TB到几百TB甚至更多,海量的测试信息,使得锂电工程师们被淹没在数据的海洋中,找不到方向。
从测试设备上获取的数据需要经过人工计算、展示、对比、筛选、拟合等操作,得出差异性,分析结果判断图表是否有意义,再进行报告汇报,不仅耗费人力、出错率高、且数据未做深度挖掘,利用率低。
为了克服上述挑战,需要搭建了一套完整的数据采集➜ 清洗➜ 分析➜展示平台,让测试数据不再雾里看花。

**1)****数据采集:**采集来自各个环节的数据,包括不同厂商、不同测点标识、异构数据介质等,建设HIVE数据仓库加OLAP分析型数据库集群的混合架构方式完成数据存储。
2)数据异常监控及预警:通过历史经验,设定各参数阈值,初步筛选异常数据点。若有误差范围要求的参数(如6σ质量管理),也会在算法的第一步进行初步筛选,同时在采集过程中进行预警。
3)数据治理:搭建多个数据脚本(设备数据标准化、数据仓库处理、数据质量探查等)和数据处理模型(预处理模型、温度通道模型、工步序号模型),采用大数据技术以T+1的方式处理每日产生的大量数据,将这些数据进行数仓分层分级建设,最终少量数据进入高性能数据库Clickhouse满足业务灵活的展示需求。
**4)数据分析:**活用独立的数据分析开发功能,工程师可以灵活进行dQ/dV曲线分析、HPPC分析、放电速率分析、GITT分析、循环寿命分析等。

5)智能报告:一键化智能****生成报告,单份报告制作时间可从8小时缩短至 0.1小时,同时杜绝了人为因素造成的偏差,保障了检测数据的准确性。

通过数据的采-算-用贯通,使得工程师更快、更准确地分析电池测试数据,及时发现问题,大大节省工作时间。

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第三,数据沉淀 AI智能预测 赋能研发
大量的测试化数据经过标准化分析之后,结合锂电池材料数据资源,可沉淀下来形成企业知识库,如材料数据库、电池表征库、电化学参数库等,将极大地有利于企业知识复用,加快产品的研发迭代。
比如一些工程师由于经验不足,在不同材料之间的选型需要查看大量的数据进行对比,并且有时候查到的内容还是不是准确信息,浪费很多时间。这时候,通过电池材料库功能就可以直接在线查询正极、负极、电解液、PACK、隔膜、粘结等各种材料的详细精准信息,快速筛选成百上千种材料,在线对比找到最优候选材料。

随着应用的进一步深化,我们还将面临一个关键问题,那就是如何将这些数据与AI进行有机结合,从而为我们的下一步研发计划提供有力指导。比如综合多项测试数据进行智能化预测计算,如电芯内阻/DCR预测、电芯体积变化预测等,结合电化学反应机理模型进行AI算法开发,最终实现指数级赋能电池研发工作,帮助管理者更快速、准确地进行科学决策。

作者:吴叶超,中国科学技术大学博士,电芯研发专家。