主要受電動(dòng)汽車 （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 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)銷商來說，要利用這項(xiàng)技術(shù)提供的商機(jī)，他們需要訪問他們正在為其客戶群開發(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)商帶來了重大障礙。需要一種新的、更先進(jìn)的方法來進(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），從而滿足客戶需求。

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，而不必依賴于理論建模。

在最初的開發(fā)階段，電池制造商通常會(huì)評(píng)估來自不同供應(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題。

目前，鋰離子電池的分析將通過使用分布在電池周圍的溫度傳感器來間接測(cè)量電流密度，或者通過連接到匯流條上的分流電阻來測(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)新和開發(fā)產(chǎn)品。

通過擁有可以明顯更快地完成的測(cè)試過程，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)間來鑒定。電池可以更快地部署給客戶，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)他們銷售的產(chǎn)品的質(zhì)量更有信心，而以前無法解決的新市場(chǎng)為他們打開了大門。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。