电池研发这样搞，效率提升30%！卷的是技术，更是速度！
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阅读群体：电池行业从业人员。
文章价值：深度剖析国内外领先的电池研发数字化工具，实现指数级别提升电池研发效率。例如借助大数据工具提前推演研发、制样等工作的可行性，实现未造先知；借助AI工具进行失败实验的智能参数定位，加速失效分析过程。
近年来，笔者一直专注于新能源行业数字化咨询服务，在与电池行业多个龙头企业的深入合作与沟通中，深刻感受到动力电池能否通过底层技术创新助力企业降本增效，已成为电池厂商制胜市场的关键所在，而这背后，则需要一套由数字研发技术支撑的一体化高效研发体系来开启智造变革。
下面，笔者将从9个层级出发，去解析一套完善、高效的电池测试分析平台可以怎样去赋能电池研发团队，在激烈的市场竞争中展现以一敌百的力量。（文末的第9层级为目前平台最前沿的层级）
检测业务流程是实验室管理的重点工作，研发平台中LIMS系统可以实现实验室业务流程电子化、标准化、规范化，易于监管、方便溯源，为企业减少无效沟通，提高工作数据准确性和工作效率。 客户案例：天目湖先进储能技术研究院（以下简称研究院）是中科院物理所与江苏中关村产业园合作创立，荟萃了国内外高水平研发人员。2020年笔者团队与研究院建立了深度的战略合作关系，通过导入LIMS进行实验室的管理，提升实验室的使用效率、试验样品管控、工艺数据跟踪等。具体功能明细包括请检业务流程、样品接收、标签打印、入库/留样管理、检验任务分配、样品领用、录入检测结果、项目复核、报告编制等。LIMS能够加强和规范实验室管理水平，促进实验室体系认证认可(CNAS/CMA)。 客户案例：去年6月中旬，笔者团队为能源领域某国家重点实验室定制了一份LIMS解决方案。该实验室成立时间较短，但高度重视资质能力建设工作，LIMS系统的上线使用，有助于该实验室提高自身的信息管理水平，顺利通过CNAS评审。
LIMS可以对实验室内的监控、门禁、温湿度传感器、水电等设备进行智能组网，实现实时动态监测。系统对内部数据访问有严格的权限控制，最大化保护实验室访问安全。 客户案例：去年，笔者与中国科学院物理研究所某特聘研究员（这里代称W老师）所在的实验室展开了数字化需求的调研会议。W老师对LIMS的功能需求之一就是实现智能视频监控，智能门禁的控制以及个性化的系统权限控制，以加强实验室日常安全管理。
电池实验室设备数量和种类繁多，测试周期长，如果不能快速准确排程，将大大降低实验室人员的效率和资源利用率，最终出现检测成本增加、检测进度不可控等问题。LIMS可以实现检测任务的自动排期，快速找寻最适合的仪器设备或通道以及自动分配相应的检测人员，协助实验室管理人员解放人力，提升效率。 
LIMS的电子签名、签章功能具有跟纸质签名签章一样的视觉效果，显著提高报告签发的效率。 客户案例：此需求来自于多家电池企业的一线科研人员，他们实验室产生的报告文件使用电子签名，也可在未来发表期刊论文时使用。
电子实验记录本ELN提供了系统的、安全的、高效的数据存储以及可互操作的数据传递，将实验模版化，提高记录效率，实验记录集中存储，分享协作，减少不必要的沟通成本，提高对已有数据的利用率，从而提高科研效率，加速成果产出。 客户案例：笔者在2021年接触的某材料公司是一家专注于锂离子电池新型硅负极材料研发、生产和销售的高新科技企业。该公司希望通过平台帮助提升材料包覆工艺、预锂预镁工艺的研发和测试效率，同时要求在LIMS中高度耦合集成ELN功能，根据笔记创建来源自动记录标签，或手动添加标签，可形成标签双链地图，支持灵活插入跨任务实验检测中的内容，并自动标识。
以上介绍了电池研发平台的基本功能，但只具备了这些基础功能，仍旧无法适应激烈的市场竞争环境。近些年，很多电池研发实验室的数字化能力已经相继迈入中级阶段，赋能研发团队以一当十的能力。在电池测试业务开展过程中，常常会遇到设备种类繁多、数据样式多样、产生过程不一等问题，数据采集平台支持多设备厂商数据接入、多源异构数据介质采集、实时/历史数据采集、多类别数据底座及存储平台、数据缓存及文件断点续传等功能，日均数据处理量超1T，为云端高效提供清洗后有效数据。 客户案例：笔者去年上半年开始服务的一家客户——中国企业动力电池“黑马”企业，拟采用数字技术加强研发数据管理，充分挖掘数据价值。该公司全国拥有多个创新实验室，有来自于不同设备厂商的上千台设备。之前一直未完成这上千台设备的对接工作。公司首期项目的需求是集成试验中心的多种设备产生的试验数据和其他系统数据，实现试验数据与LIMS双向互通，试验中心结果可以回到LIMS中查看。该项目的成功实施可帮助该客户实现高效数据采集能力的突破。
动力电池从研发到应用的过程中需要进行大量复杂而重复的测试验证工作，期间会产生大量的检测报告，如电池性能测试、电池理化测试、循环测试、直流阻抗DCR测试、OCV测试、物理测试、钠含量测试、镍含量测试等各种报告。 智能报告功能提供超200个通用模板，支持手动输入、数仓/数采接入、设备文件导入多种数据输入方式，实现了将检测过程中的数据直接嵌入检测报告，取代了实验室原有的手工检测、抄录、人工计算终值结果、填写制作报告的模式，单份报告制作时间可从8小时缩短至 2小时，杜绝了人为因素造成的偏差，保障了检测数据的准确性，极大地提升了电池检测准确率与效率。同时还对过程数据进行结构化的数据处理，可以在后续的数据分析，数据溯源等方面再次利用。 客户案例：国内动力电池某知名企业，该公司原有报告制作交付周期较长，且人工每日完成的报告数量有限。以长循环测试为例，该项测试周期时间很长，在充电、放电、搁置的流程里一直循环。一般按照性能要做数千圈，一周能做几十圈循环，而该公司每周出具报告的时间都是固定的，研发部门的人员往往没有时间和耐心等待固定日期出具的检测报告，他们通常会提出数据申请，要求试验中心提供针对已完成部分圈数循环的检测结果，然后自己手动制作检测报告。现有智能报告产生的动态报告模板完美解决检测报告出具的及时性问题，根据配置自动生成报告，及时率提高100%；同时提升每日人均报告的产出效率，最终产出报告数量将增加1倍以上。
具备了中级功能的电池研发平台，开始赋予电池实验室与相关科研人员数据与业务的洞察能力，但个别电池头部企业并未止步于此，逐步进入高级阶段，优秀的平台，在电池行业里最终将赋能研发人员实现以一当百的效果。
一个优秀的电池研发平台可以通过数据沉淀，协助研发团队形成知识库积累，把研发、制造、材料、测试、仿真所有数据汇集，提前推演研发，制样等工作的可行性，重构传统的电池开发过程。例如平台内嵌独立的数据分析开发功能，支持用python或者MATLAB进行数据分析、产出报表；提供dQ/dV曲线分析、HPPC分析、电池倍率分析等一系列的工具模块；同时自带机器学习算法和电池数据模型，如电池性能验证模型、电芯研发全周期数据模型、材料研发全周期数据模型、寿命预测模型、电池机理模型、工艺模型等等。可通过实验大数据与模型的结合，进行失败实验的智能参数定位，加速失效分析过程。最终实现指数级赋能电池研发工作，用数据驱动管理者更快速、准确地进行科学决策。 
客户案例：处在高级阶段的研发平台可以持续赋能新能源电池企业从材料研发、电芯研发、生产工艺等的全流程数据建模与分析工作。笔者团队已经帮助某电池头部企业实现了整体的数字化转型战略规划，其中部分数据的挖掘与分析功能将在平台中实现，最终帮助客户企业进一步凸显并保持竞争优势。目前电池研发已经进入利用高通量计算平台和模拟仿真技术的快速通道。在和电池头部企业合作过程中，笔者深刻认识到只有借助科技手段，紧跟技术前沿，才能在充满挑战的多元化竞争中立足。为此笔者团队相继推出了自主研发的电池实验室管理系统、电池研发仿真及数据平台、MES、电池成本管理平台、电池测试分析一体化平台，成功在电池产业链多个环节进行科技赋能。【作者简介】 齐晓勇，从事电池行业数字化咨询服务，就职于溧阳储慧智能软件科技有限公司，公司为江苏省工信厅动力电池行业“智改数转”实施指南撰写团队的领头单位。
来源：锂电那些事
