2022年3月25日，第八屆中國電動(dòng)汽車百人會(huì)論壇在線上正式召開，會(huì)期為3月25日-27日。圍繞“迎接新能源汽車市場(chǎng)化發(fā)展新階段”主題，開設(shè)14場(chǎng)會(huì)議，聚焦行業(yè)熱點(diǎn)，探索發(fā)展趨勢(shì)。

　　2022年3月27日，在高層論壇上，清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任李哲發(fā)表了演講，以下是演講摘要：

　　李哲 清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任

　　大家好!我是清華大學(xué)車輛學(xué)院的李哲。今天和大家分享的報(bào)告是“動(dòng)力電池的先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)以及在這一先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)的推動(dòng)下動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的研發(fā)模式變革”。

　　這是今天的提綱。第一部分我們講一下，動(dòng)力電池的產(chǎn)品設(shè)計(jì)要完成什么樣的任務(wù)。

　　電池性能的成因比較復(fù)雜，我們認(rèn)為它滿足以下的乘法公式，電池性能是材料發(fā)展水平、電池設(shè)計(jì)水平和制造水平的乘積。電池的性能是否唯一的和材料的性能劃等號(hào)呢?我們看過去的150年，從鉛酸電池發(fā)展到鋰離子電池，那么電池的關(guān)鍵性能、能量密度大約提高了5—10倍。2000年以后，在單顆粒實(shí)驗(yàn)這樣一些典型的電池實(shí)驗(yàn)技術(shù)的推動(dòng)下，人們有了新的發(fā)現(xiàn)。

　　中間這張圖，是Dokko教授在單個(gè)顆粒實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行的充放電實(shí)驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)單個(gè)鈷酸鋰顆粒，在126C下充放時(shí)，容量的保持率依然大于80%，同樣是鈷酸鋰的正極材料，制成單體后它的大倍率的放電能力大約要下降1—2個(gè)數(shù)量級(jí)，大家都有概念，單體的放電倍率對(duì)于高能量電池來說一般在幾C，甚至1C、2C。

　　有了好的設(shè)計(jì)以后，要想變成好的真實(shí)的電池產(chǎn)品性能，還必須有先進(jìn)的電池制造設(shè)備和工藝的保障。因此，右面這張圖反映了三者的關(guān)系，電池材料的發(fā)展水平，克容量、高電壓的這種材料的出現(xiàn)，是電池性能的理論上限。那么好的電池設(shè)計(jì)的一個(gè)目標(biāo)，就像我們?nèi)ビ|摸天花板一樣，通過好的設(shè)計(jì)，把熱力學(xué)上儲(chǔ)存在電池材料上的內(nèi)部能量，到達(dá)截止電壓之前，可以物盡其用的發(fā)揮出來，這是動(dòng)力學(xué)上的一個(gè)成功。一旦電池設(shè)計(jì)定型以后，電池的制造，通過工藝的調(diào)試、好的設(shè)備不斷發(fā)明，把這些的設(shè)計(jì)方案不折不扣的變成真實(shí)的產(chǎn)品。

　　中間藍(lán)色部分的電池設(shè)計(jì)，它完成的一個(gè)主旨是，在既有的材料發(fā)展水平下，通過設(shè)計(jì)來改善電池的性能，這個(gè)性能是動(dòng)力學(xué)上的性能。

　　那么電池產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作的一個(gè)典型任務(wù)大概如這張表所示。首先，在電池設(shè)計(jì)過程中有很多的設(shè)計(jì)變量，比如材料配方的變量，選什么樣的主材、什么的助劑，它們之間有什么樣的配比關(guān)系。微觀結(jié)構(gòu)的一些變量，比如材料的顆粒粒徑如何分布、電極的涂布厚度、孔隙率或者說壓實(shí)密度，包括電池內(nèi)部大量存在的界面如集流體界面、顆粒界面等等。更大一點(diǎn)尺度上，還有形狀尺寸的一些設(shè)計(jì)變量，還有構(gòu)型之爭一直是電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展中一個(gè)非常受人關(guān)注的話題。近年來還有很多新的電池構(gòu)型在不斷地涌現(xiàn)，在確定的形狀特點(diǎn)下，它的尺寸比例如何調(diào)整，極耳這樣一些關(guān)鍵部件的位置如何調(diào)整等等。

　　非常眾多的大概數(shù)十個(gè)設(shè)計(jì)變量，都是為了達(dá)到電池的性能需求，一般的我們對(duì)于電池至少有電性能的需求，如能量密度多少瓦時(shí)/千克，如功率密度在不同的持續(xù)放電時(shí)間下我們希望它能夠達(dá)到多大功率值。除此之外還會(huì)有熱性能的要求，電池在工作過程中的最高溫度，最好控制在一定范圍內(nèi)，大型電池內(nèi)部會(huì)發(fā)育出溫差，這些溫差也需要得到很好的控制。除了電和熱的性能需求之外還有壽命的需求，我們希望它達(dá)到數(shù)千次、上萬次的循環(huán)壽命，還有安全性的需求等。

　　那么電池產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)典型任務(wù)，就是在給定的一套性能需求下來確定這一攬子的設(shè)計(jì)變量。

　　在電池產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)方法一直隨著時(shí)代在不斷的發(fā)展進(jìn)步。目前我們回顧以前、展望未來，大概可以講電池產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法分為三代核心技術(shù)。它們分別是：長期以來動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)中，無論是中國、還是歐洲新興的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)中，都在大規(guī)模使用的實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)方法，我們稱之為第一代技術(shù)。那么目前第一代實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)方法正在向第二代技術(shù)，我們稱之為仿真驅(qū)動(dòng)的正向設(shè)計(jì)技術(shù)。通過以仿真驅(qū)動(dòng)的正向設(shè)計(jì)替代實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)，我們可以講單個(gè)型號(hào)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率大約提升2—5倍。那么未來5—10年以后，2025年、2030年，那么在這個(gè)階段發(fā)生的一次關(guān)鍵的技術(shù)進(jìn)步，是將仿真驅(qū)動(dòng)的正向設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)，進(jìn)一步向無人化的，這個(gè)無人化既包括全自動(dòng)的含義、也包括智能化的含義，智能化全自動(dòng)的電池產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法進(jìn)步，我們稱之為電池產(chǎn)品設(shè)計(jì)的第三代技術(shù)。那么在第三代技術(shù)下，可以將單品開發(fā)的效率進(jìn)一步提升10倍—100倍。這就是電池產(chǎn)品設(shè)計(jì)的三代的核心技術(shù)，以及從第一到第二目前正在發(fā)生的，和未來5—10年也將發(fā)生的，從第二代到第三代的技術(shù)躍遷。

　　那么以下三部分我們分別來看一下電池設(shè)計(jì)技術(shù)的過去、現(xiàn)在和未來。電池設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)技術(shù)，我們稱之為實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)法。什么叫試錯(cuò)呢?假如我們是一家電池企業(yè)，收到了一家車企的訂單，根據(jù)車輛的比如續(xù)駛里程的要求、能量密度的要求、車底可以安置空間的要求、包括成本的要求，我們會(huì)設(shè)計(jì)出特定的電池型號(hào)，來完成這個(gè)訂單的要求。大家知道，電池的可設(shè)計(jì)參數(shù)很多，每個(gè)參數(shù)都可能有不同的取值，這些取值的不同直接決定了電池的性能，比如更偏高能量型的，可以支持600公里、700公里、1000公里的續(xù)駛里程，還是更偏功率型的，比如混合動(dòng)力汽車上使用的一些動(dòng)力電池。

　　在很多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，每個(gè)參數(shù)有多個(gè)不同的水平取值的情況下，可以產(chǎn)生的電池設(shè)計(jì)方案是非常眾多的，怎么辦呢?企業(yè)會(huì)根據(jù)自己在之前這個(gè)產(chǎn)品開發(fā)中的一些原型經(jīng)驗(yàn)，給出一些不同設(shè)計(jì)方案，在每個(gè)方案下再制造一些平行樣品，把這些樣品制造出來，然后投入到測(cè)試中去，去測(cè)它的電學(xué)性能、熱學(xué)性能、壽命等等這樣的一些關(guān)鍵的指標(biāo)。這個(gè)測(cè)試結(jié)束以后數(shù)據(jù)都回來了怎么辦呢?分析數(shù)據(jù)。就像賽馬一樣，可以明顯地看出哪種設(shè)計(jì)方案最好，咱們就用這個(gè)設(shè)計(jì)方案來完成這個(gè)訂單需求，如果這個(gè)最好的設(shè)計(jì)方案依然不滿足要求怎么辦呢?迭代，重新開始制樣、測(cè)試的過程。

　　實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)法在電池產(chǎn)品研發(fā)中事實(shí)上帶來了大量的浪費(fèi)，我們稱之為四大主要浪費(fèi)：時(shí)間的浪費(fèi)，大家知道這個(gè)企業(yè)的CPD部門，完成型號(hào)設(shè)計(jì)，短則幾個(gè)月，長的時(shí)候有時(shí)候甚至2年、甚至3年，時(shí)間非常長。第二步，物料的浪費(fèi)，我們可以看到很多公開的企業(yè)年報(bào)中，在電池產(chǎn)品研發(fā)過程中使用的物料以數(shù)億計(jì)。另外大家知道，制造了很多的樣品開展測(cè)試，企業(yè)內(nèi)部都有一個(gè)非常大的測(cè)試中心，可能會(huì)有上萬個(gè)通道，充放電機(jī)、溫箱這些都是“電老虎”，單機(jī)的功率可能在數(shù)個(gè)千瓦，所以在研發(fā)過程中還帶來了電能的浪費(fèi)，除了物料的浪費(fèi)還有能源的浪費(fèi)。最后，也是最寶貴的、也是最可惜的，是關(guān)于人力資源的浪費(fèi)。中國電池企業(yè)研發(fā)隊(duì)伍的人才數(shù)量和質(zhì)量都越來越高，其中很多工程師的時(shí)間投入到了這種重復(fù)的型號(hào)設(shè)計(jì)的迭代過程中，制樣、測(cè)試、分析數(shù)據(jù)、改善，在這個(gè)循環(huán)中浪費(fèi)了大量的精力。

　　鑒于這四大主要浪費(fèi)，我們?cè)谇迦A的團(tuán)隊(duì)致力于開發(fā)新的電池產(chǎn)品的研發(fā)方法。

　　那么目前我們正在做的一件事情，是以仿真驅(qū)動(dòng)的正向設(shè)計(jì)來部分替代在實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)過程中的大量的制樣測(cè)試過程，我們稱之為電池設(shè)計(jì)方法的第一次躍升。與實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)方法制樣測(cè)試的迭代不一樣，仿真正向設(shè)計(jì)是一個(gè)什么樣的思路呢?這四個(gè)字把它的主要思路說的很清楚，叫“未造先知”，叫Know Before Fabricate，沒大規(guī)模的制樣測(cè)試之前，能不能根據(jù)設(shè)計(jì)方案來預(yù)測(cè)出、猜測(cè)出它的性能表現(xiàn)呢。

　　一個(gè)典型的仿真正向設(shè)計(jì)的流程是下面這個(gè)圖的樣子。左端，我們輸入一套設(shè)計(jì)參數(shù)，它里面含很多個(gè)，我們說可能是60個(gè)、70個(gè)或者更多的設(shè)計(jì)參數(shù)，包括我們前面講的配方的、微觀結(jié)構(gòu)的、宏觀結(jié)構(gòu)的等等。在右端的輸出，觀察電池的性能，我們說有熱的性能、電的性能、壽命的性能等等。如果輸出的性能滿足要求呢，那么我們輸入的這套設(shè)計(jì)參數(shù)，可能就是我們最終的設(shè)計(jì)方案，如果不滿足要求呢，我們回到左端、輸入端，進(jìn)一步輸入新的設(shè)計(jì)參數(shù)，觀看電池性能的提升。那么這個(gè)中間也有迭代，大家看到下面的這個(gè)箭頭，調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，滿足特定的性能需求，也有迭代，但是它采用的是一種我們稱之為虛擬迭代的方法，來替代了實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)法中制樣測(cè)試帶來四大浪費(fèi)的迭代過程。

　　從仿真正向設(shè)計(jì)的這個(gè)下面的這個(gè)框圖中大家可以看到，左端輸入電池設(shè)計(jì)，右端得到電池性能，那么將這兩者關(guān)聯(lián)在一起的這個(gè)數(shù)量關(guān)系我們稱之為電池的模型，可以用于設(shè)計(jì)的電池模型我們特定的將它稱之為電池的構(gòu)效關(guān)系模型，大家可以發(fā)現(xiàn)，高精度的電池構(gòu)效關(guān)系模型是仿真驅(qū)動(dòng)的電池正向設(shè)計(jì)方法的底層核心技術(shù)。

　　那么這是一個(gè)什么樣的電池的構(gòu)效關(guān)系模型呢?在這個(gè)構(gòu)效關(guān)系模型里至少要涵蓋兩個(gè)核心的尺度，第一是電極的尺度，電池的正極材料、負(fù)極材料，包括其中的導(dǎo)電劑、黏結(jié)劑等各種各樣的助劑，它們構(gòu)成的多孔電極，這是一個(gè)第一個(gè)關(guān)鍵的尺度，它的特征尺寸是從單個(gè)顆粒，一直到整個(gè)電極單面涂層的厚度一般在百微米以下。

　　構(gòu)效關(guān)系模型的第二個(gè)尺度是單體尺度，它比電極尺度要更大一點(diǎn)，有了好的正負(fù)極片以后，我們還要把它制成一個(gè)好的單體，單體尺度要解決一些特殊的問題，比如要選擇什么樣的構(gòu)型，圓柱的、軟包的、方殼的、長刀的、短刀的，構(gòu)型上的創(chuàng)新，我們前面講了，這些年一直很活躍。那么除了形狀之外還有尺寸，確定的方殼長寬厚的比例，極耳或者極柱、極臺(tái)的位置等等，都會(huì)進(jìn)一步的決定電池的性能。

　　要完成這種仿真驅(qū)動(dòng)的電池正向設(shè)計(jì)，事實(shí)上在清華團(tuán)隊(duì)我們一直在進(jìn)行支撐仿真正向設(shè)計(jì)的四大核心技術(shù)的研究。

　　大家知道，從化學(xué)能到電能的能量轉(zhuǎn)換器件有很多類型，比如目前在電動(dòng)汽車領(lǐng)域大規(guī)模使用的動(dòng)力電池，比如液態(tài)電解質(zhì)的，還有固態(tài)電池，還有燃料電池，使用氫氣的燃料電池，器件的發(fā)展一直不會(huì)停止。但是在這種化學(xué)能和電能轉(zhuǎn)換的能量轉(zhuǎn)換器件的設(shè)計(jì)過程中，存在著貫通不同器件的我們稱之為平臺(tái)性的技術(shù)要素，技術(shù)要素的研發(fā)是目前面向鋰離子電池，將來可能面對(duì)更多新型的能量轉(zhuǎn)換器件做產(chǎn)品開發(fā)的一個(gè)通用技術(shù)。

　　我們歸納能源器件設(shè)計(jì)的平臺(tái)型技術(shù)要素，采用這種仿真正向方法的，至少包括以下四點(diǎn)：第一，是電池正負(fù)極核心材料本征動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定，什么含義我們后面再講。第二，是多物理場(chǎng)耦合的機(jī)理模型的構(gòu)建。第三，是電極微觀結(jié)構(gòu)，微米尺寸的這種結(jié)構(gòu)，自動(dòng)化的、大批量的生成技術(shù)。第四部分，是數(shù)值計(jì)算的求解器的開發(fā)。

　　以下我們一樣一樣來看。

　　第一個(gè)技術(shù)要素，我們稱之為電池正負(fù)極材料的本征動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定。這是什么含義呢?我們后面講到第二大技術(shù)要素的時(shí)候，多場(chǎng)耦合的機(jī)理模型，大家會(huì)發(fā)現(xiàn)，在模型中存在著很多表征材料本征屬性的參數(shù)。比如說，鋰離子在一個(gè)典型的石墨顆粒中擴(kuò)散速度有多快，這個(gè)擴(kuò)散速度可能是嵌鋰量的函數(shù)、溫度的函數(shù)，但是它本質(zhì)上是這種材料的固有屬性，這種固有屬性會(huì)作為電池構(gòu)效關(guān)系建模中不可或缺的參數(shù)，帶入到整個(gè)建模和電池產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，所以說一個(gè)電池仿真驅(qū)動(dòng)的正向設(shè)計(jì)方法的核心，在于建準(zhǔn)構(gòu)效關(guān)系模型。而建好模型的一個(gè)基本功，是要有精確的參數(shù)標(biāo)定方法，有時(shí)候這種商用的儀器不夠用，還要自己團(tuán)隊(duì)里來開發(fā)一些特殊的儀器，這也是我們?cè)诒菊鲃?dòng)力學(xué)參數(shù)上采用的一些方法。那么在這個(gè)領(lǐng)域我們正在建立電池正負(fù)極材料的本征動(dòng)力學(xué)參數(shù)的一個(gè)數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了很多比如單顆粒電池這樣一些新型的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，研究正極材料、負(fù)極材料包括一些關(guān)鍵的電解液的動(dòng)力學(xué)過程的一些參數(shù)。

　　第二個(gè)技術(shù)要素，是多場(chǎng)耦合的機(jī)理模型的構(gòu)建。什么是模型構(gòu)建呢?在這個(gè)意義上我們更多指的是如何描述清楚，用一套偏微分方程，描述清楚電池內(nèi)部發(fā)生的物理化學(xué)過程。什么是過程呢?我們進(jìn)一步做了闡述，是指電池內(nèi)部發(fā)生的行為和現(xiàn)象以及驅(qū)動(dòng)這種行為的驅(qū)動(dòng)力之間的關(guān)系，它的最終的參數(shù)是一套偏微分方程。大家可以看到下面這張圖，是一個(gè)典型的電極的示意圖，這里面有很多微觀的結(jié)構(gòu)，黃色的部分，大家可以看到這種大的，比如正負(fù)極材料固相顆粒球狀的這種顆粒，黑色的這種小型的導(dǎo)電劑形成的電子通路，顆粒和電解質(zhì)相聯(lián)的這個(gè)表面處于的固液界面，這里面的孔大部分情況下我們認(rèn)為充斥著電解液。

　　在這樣一個(gè)多孔電極的環(huán)境中會(huì)發(fā)生很多現(xiàn)象，比如說有物質(zhì)傳輸?shù)倪^程，鋰離子會(huì)發(fā)生輸運(yùn)、電子會(huì)發(fā)生導(dǎo)電，在固液相的界面處會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，脫鋰和嵌鋰為代表的氧化還原反應(yīng)，有時(shí)候還有一些老化過程中人們不愿意讓它發(fā)生的一些副反應(yīng)，會(huì)減弱電池壽命的一些副反應(yīng)，另外電池內(nèi)部還會(huì)產(chǎn)熱、還會(huì)傳熱、電池與外界環(huán)境還存在著熱交換，以上這些所有的行為或者說現(xiàn)象，在我們這個(gè)第二個(gè)技術(shù)要素中都試圖采用一套偏微分方程組來清晰的描述。

　　如果說第二個(gè)技術(shù)要素是數(shù)理上的工作，第三個(gè)技術(shù)要素更多是幾何上的工作。大家知道電池的結(jié)構(gòu)，我們以目前大規(guī)模使用的液態(tài)電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)來看，它的電池的電極結(jié)構(gòu)大部分是一個(gè)多孔結(jié)構(gòu)，其中含有多種不同的固相材料，固相材料的間隙中還存在著孔，孔中還可能灌注著電解液，液相和固相分別構(gòu)成了離子和電子這兩類最重要載流子的通路，微觀的幾何結(jié)構(gòu)受到加工過程中、設(shè)計(jì)過程中很多工藝的影響，比如涂多厚、壓實(shí)密度多大、烘干的供需怎么樣等等，微觀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)一定程度上決定了電池性能的特點(diǎn)。

　　在完成仿真驅(qū)動(dòng)的正向設(shè)計(jì)時(shí)，我們要首先根據(jù)設(shè)計(jì)方案的不同，哪些設(shè)計(jì)方案呢?我們左上角這張表中，主材的類型、材料的配比、顆粒的形貌、粒徑的分布、涂布的厚度、壓實(shí)界面工藝等等這樣一些設(shè)計(jì)參數(shù)，要快速地生成對(duì)應(yīng)于這套設(shè)計(jì)參數(shù)的微觀幾何結(jié)構(gòu)，而且它應(yīng)該是自動(dòng)化的，不是靠人去繪制，也是大批量的，因?yàn)樵谡嬲姆抡孢^程中，為了減少仿真結(jié)果的隨機(jī)性，我們會(huì)含有大量數(shù)目的顆粒，以我們右上角的這個(gè)圖來看，真正仿真過程中處理的長度可能是它的10倍以上，里面會(huì)含有至少數(shù)千個(gè)顆粒，因此這種幾何結(jié)構(gòu)的生成方法必須是自動(dòng)化的、大批量的，而且是有效率的。

　　右上角是我們生成的一個(gè)典型的某一個(gè)電極的多孔的微觀結(jié)構(gòu)，事實(shí)上這個(gè)結(jié)構(gòu)不是唯一的，它與很多關(guān)鍵假設(shè)，包括我們輸入的設(shè)計(jì)參數(shù)是密切相關(guān)的。下面這些圖大家可以看到，可以表征不同的粒徑分布，D10、D50、D90，可以是兩維的、也可以是三維的，單個(gè)顆?？梢允钦蛐蔚?、也可以是橢球形的，甚至是片狀的，它可以適配很多工藝，傳統(tǒng)的涂布輥壓烘干的這種工藝，包括現(xiàn)在干壓的工藝，在正極它可以表征出單晶的結(jié)構(gòu)，也可以表征出有些材料中使用的多晶結(jié)構(gòu)等等。因此這種自動(dòng)化大批量生成的電極結(jié)構(gòu)，可以反映電池內(nèi)部很多趨于真實(shí)的信息，比如顆粒不同的形貌、不同粒徑分布的特點(diǎn)，助劑，導(dǎo)電劑、黏結(jié)劑真正的空間占位、孔隙分布的情況、壓實(shí)密度的情況，包括電池內(nèi)部非常豐富的界面上進(jìn)行的各種各樣的工藝處理等等。

　　最后一個(gè)技術(shù)要素，是數(shù)值求解器的開發(fā)。我們前面講了，幾何上我們得到了一個(gè)多孔的結(jié)構(gòu)，里面的形狀、結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，代數(shù)上我們又得到了一套偏微分方程組，它可能首先具有高階的模式，另外是個(gè)偏微分，邊界條件很復(fù)雜，所以很難顯示的采用解析的方法求解，把這套代數(shù)方程應(yīng)用在這樣一個(gè)復(fù)雜幾何上怎么解呢?怎么得到數(shù)值的解決呢?一般情況下我們要采用數(shù)值求解的方式。我們的團(tuán)隊(duì)還在開發(fā)具有全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)值求解器，大家知道CAD、CAE領(lǐng)域的很多軟件缺少大量的國產(chǎn)化的工具，一直被認(rèn)為是我國工業(yè)軟件發(fā)展中一個(gè)非常瓶頸的問題。在第四個(gè)技術(shù)要素中我們并不是要開發(fā)一款通用的CAE求解器，不是這個(gè)含義，而是要把我們面對(duì)比如鋰離子電池設(shè)計(jì)問題產(chǎn)生的幾何和代數(shù)可以采用自己全自主的求解器求解出來，它是一個(gè)垂直的適用于特定產(chǎn)業(yè)、特定產(chǎn)品的。

　　在以上四大技術(shù)要素的支撐下，我們可以高精度的得到電池內(nèi)部很多信息的仿真結(jié)果，有些仿真結(jié)果是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室通過測(cè)試的方法可以方便得到的，比如這張圖中，我們根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)難度星數(shù)的從一到五，可以簡單獲得的比如電壓、容量、功率，直流內(nèi)阻、交流內(nèi)阻，通過三電極或者半電池的方法把正負(fù)極的電位區(qū)分開;下面一排實(shí)驗(yàn)難度在快速的增加，比如大的電池，尺度很大、厚度很大，如何把整個(gè)內(nèi)部的，包括封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)部和外部的溫度都能夠采集出來呢，實(shí)驗(yàn)上有一定的困難，但是并不是不可行，仿真的結(jié)果可以告訴我們，溫度在時(shí)、空兩重維度下任意時(shí)間、電池內(nèi)外任意位置的溫度變化情況。后面我們加了五星的兩張圖，分別代表在任意時(shí)刻下，比如這張圖是正極固相材料內(nèi)部的鋰離子濃度，右面這張圖是電子電流密度場(chǎng)，大家知道，鋰離子的濃度場(chǎng)和電子電流的密度場(chǎng)，這兩個(gè)物理參數(shù)很難通過實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的方法在滿足一定的時(shí)間和空間分辨率的條件下精準(zhǔn)的獲得，因此仿真技術(shù)可以幫我們見到一些在實(shí)驗(yàn)中不容易見到的現(xiàn)象，從而更有可能揭示出電池內(nèi)部發(fā)生的一些特定的機(jī)理，并把這種機(jī)理與找出設(shè)計(jì)瓶頸及如何進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)起來。

　　我們來具體看一下，這是一些有趣的仿真結(jié)果。鋰離子濃度的仿真圖，大家可以看到，這是一個(gè)負(fù)極石墨顆粒內(nèi)部鋰脫出的一個(gè)過程，通過這個(gè)動(dòng)畫大家可以看到，鋰離子的濃度在大小不同的石墨顆粒中是如何逐步減小的。我們也可以發(fā)現(xiàn)，上面這張圖是在放電末期，已經(jīng)到了截止電壓時(shí)，在負(fù)極顆粒內(nèi)部的鋰離子濃度分布情況，大家可以明顯的看到，在那些較大的石墨顆粒內(nèi)部殘留有一定濃度的鋰離子，這是一個(gè)典型的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的一個(gè)對(duì)比。在熱力學(xué)上，材料內(nèi)部，通過克容量看出已經(jīng)包含了令人滿意的這種熱力學(xué)上的能量，儲(chǔ)存在電池的關(guān)鍵的正負(fù)極材料中了，但是到達(dá)截止電壓之前，我們也沒有辦法把其中鋰離子較為充分的脫出來，這是一個(gè)動(dòng)力學(xué)上的浪費(fèi)，也反映了為什么我們前面講電池的性能和材料性能不能劃等號(hào)，因?yàn)楹玫碾姵匦阅苁窃趧?dòng)力學(xué)意義上的，它受到很多的比如SOC的范圍、電壓的范圍，受到這樣一些截止條件的限制，所以我們只能用其中可用的部分。

　　放大看我們電子電流的密度場(chǎng)，大家可以看的很清楚，顏色越深電子電流的密度越高，連接著顆粒與顆粒中間的導(dǎo)電劑構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)，起到了傳輸電子的非常關(guān)鍵的作用。

　　我們看下面這張圖，負(fù)極顆粒在固液界面處固相電位和液相電位的差。做差有什么作用呢?大家知道，負(fù)極在快充的過程中大家最怕發(fā)生的一種現(xiàn)象稱之為析鋰，析鋰是受到電位差控制的，當(dāng)這個(gè)電位差擊破零的時(shí)候理論上我們認(rèn)為析鋰現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生。這張圖可以告訴我們，在充電末期，如果是快充或者產(chǎn)生析鋰這樣的工況，析鋰會(huì)優(yōu)先發(fā)生在哪些負(fù)極顆粒表面呢?下面這張圖看的很清楚，越藍(lán)這個(gè)電位差越低，它優(yōu)先發(fā)生在距離中間這層隔膜最近的這層負(fù)極顆粒的表面處，這樣一些信息可以幫我們?cè)O(shè)計(jì)出耐快充、無析鋰的安全性的電池。

　　上面都是一些典型的仿真結(jié)果。仿真為什么能知道設(shè)計(jì)呢?或者為什么第二代電池產(chǎn)品的研發(fā)技術(shù)是仿真驅(qū)動(dòng)的正向設(shè)計(jì)呢?我們來看一個(gè)案例。這個(gè)案例來源于一個(gè)特定的設(shè)計(jì)需求，這個(gè)設(shè)計(jì)需求是，如果一款電池在1C條件下，能量密度顯著偏低，能不能幫我們分析一下成因，應(yīng)該如何改進(jìn)一下這個(gè)設(shè)計(jì)呢?通過仿真的方法，左圖，我們把這款電池在放電時(shí)刻過程中任意時(shí)刻的過電壓，此時(shí)的端電壓和該SOC下對(duì)應(yīng)平衡電位的差我們把它提出來了，還把它進(jìn)一步解析成了過電壓的不同成份，哪一部分是比如說液相離子傳輸帶來的、哪一部分是化學(xué)反應(yīng)帶來的、哪一部分是電子導(dǎo)電帶來的，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在長達(dá)3000多秒的放電過程中，整個(gè)過電壓的曲線，在大部分時(shí)間內(nèi)都比較平穩(wěn)，但是在接近放電截止的這個(gè)時(shí)刻，其中有橘色的一支、一種成份快速地抬升了，從而造成這款電池很早就擊破了放電截止電壓，熱力學(xué)上有的能量沒有辦法動(dòng)力學(xué)上用上來。抬頭的成份是什么呢?我們看一下，這個(gè)是負(fù)極顆粒內(nèi)部的擴(kuò)散過程，它在放電截止時(shí)刻在整個(gè)過電壓的組成中占有多大的角色呢?我們可以看一下這個(gè)柱狀圖和右面表的分析。放電截止時(shí)刻大概800多毫伏的過電壓中，其中有755毫伏都來自于負(fù)極顆粒內(nèi)部的離子傳輸。這說明什么呢?這說明如果能把這個(gè)抬頭的橘色線壓下去，這個(gè)電池就可以多放電一段時(shí)間，在1C條件下測(cè)定的能量密度就會(huì)高一點(diǎn)。什么樣的設(shè)計(jì)因素可以有針對(duì)性的來降低負(fù)極顆粒內(nèi)部的離子傳輸帶來的過電位呢?有電池設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的聽眾會(huì)知道，在負(fù)極顆粒內(nèi)部的擴(kuò)散它與擴(kuò)散距離密切相關(guān)，也就是說減小負(fù)極顆粒的粒徑，比如說把D50調(diào)低一點(diǎn)，可以讓負(fù)極內(nèi)部的鋰離子擴(kuò)散過程更加順暢。事實(shí)上，針對(duì)這樣一種仿真分析的結(jié)果，我們給出的設(shè)計(jì)改進(jìn)建議也是，要優(yōu)先嘗試減小負(fù)極石墨顆粒的D50，用戶通過把D50下降，大概只下降了4個(gè)微米左右，可以顯著地提升這款電池在1C條件下的能量密度。這樣一個(gè)案例生動(dòng)的解釋了為什么仿真可以指導(dǎo)設(shè)計(jì)，這就是因?yàn)榉抡鎸㈦姵貎?nèi)部發(fā)生的一些實(shí)驗(yàn)上不可見的過程解析了，解析開了，掰開了，揉碎了，告訴我們這款電池為什么提前截止，如果要控制，如果要找到這個(gè)瓶頸，應(yīng)該在設(shè)計(jì)上優(yōu)先進(jìn)行哪些工作。

　　上面這個(gè)分析跟我們前面看到的離子濃度圖也是對(duì)應(yīng)的，大家可以看到，截止時(shí)刻的離子濃度也可以證實(shí)這一點(diǎn)，大的顆粒，大的石墨負(fù)極顆粒，內(nèi)部殘存著較高的鋰離子濃度，如果縮小D50，對(duì)于這部分的能量發(fā)揮是非常有效的。

　　好了。我們看了過去、再看了現(xiàn)在，目前中國的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)正在從實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)法向仿真驅(qū)動(dòng)的正向設(shè)計(jì)方法邁進(jìn)的路上，通過仿真驅(qū)動(dòng)提供的這種虛擬迭代能力，可以把實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)法條件下的電池型號(hào)的開發(fā)過程大規(guī)模的加快，按照我們?cè)诋a(chǎn)業(yè)的一些實(shí)踐，在效率上至少有2—5倍的提升空間，在成本上至少也可以節(jié)約一半。

　　第四部分，我們來共同展望一下電池設(shè)計(jì)技術(shù)的未來，我們稱之為智能化的全自動(dòng)的設(shè)計(jì)方法。

　　從目前的仿真驅(qū)動(dòng)的正向設(shè)計(jì)方法到智能化全自動(dòng)，我們稱之為第二次躍升。大家說現(xiàn)在的仿真設(shè)計(jì)方法還有什么不好嗎?或者說還有好上加好的地方嗎?是有的。哪一部分呢?就是上面這個(gè)框圖中，這個(gè)逆向的箭頭部分：調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)以滿足特定的性能需求。大家想一想，我們雖然用虛擬迭代替代了實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)過程中大部分的制樣測(cè)試，在仿真中輸入一套設(shè)計(jì)變量，得到一套性能的估計(jì)，這個(gè)過程能不能一次完成一個(gè)型號(hào)設(shè)計(jì)呢?很難，為什么?剛開始說的這套設(shè)計(jì)變量的選取，當(dāng)然有經(jīng)驗(yàn)的成份，也會(huì)有一些隨機(jī)性，性能很可能不滿足要求，或者我希望這個(gè)性能能夠好上加好，怎么辦呢?仿真工程師會(huì)重新輸入一套設(shè)計(jì)參數(shù)，觀察這個(gè)性能的提升。在這個(gè)重新迭代的過程中，有大量的人工經(jīng)驗(yàn)的判斷在里面。首先它可能不是最快的，為什么呢?我們看這個(gè)右下圖，因?yàn)槿斯を?qū)動(dòng)多次仿真有一個(gè)方向選擇的問題，他可能找到的不是最快的路徑，再所謂的尋優(yōu)過程中會(huì)走彎路。另外他也不可能是最好的，人工多次迭代，仿真工程師也很辛苦，他有可能會(huì)停留在一個(gè)令人目前基本滿意的性能結(jié)果上，或者說停留在一個(gè)局部最優(yōu)點(diǎn)，這個(gè)人工的尋優(yōu)過程就停下來了。

　　針對(duì)這種人工多次迭代仿真帶來的浪費(fèi)，和非最優(yōu)的這樣一種缺陷，我們進(jìn)一步提出，如果將人工多次仿真與尋優(yōu)的過程進(jìn)一步地通過自動(dòng)化的方法來替代，我們還有可能找到更好的更快的電池設(shè)計(jì)方法，這就是第三代智能化全自動(dòng)的設(shè)計(jì)方法。

　　在智能化全自動(dòng)的設(shè)計(jì)方法下我們其實(shí)開展了一些案例的研究，所謂案例還不是面向真實(shí)電池的設(shè)計(jì)問題，幾十個(gè)變量可以調(diào)，可能關(guān)注十個(gè)以上的電池性能表現(xiàn)。在我們的案例研究中，我們大規(guī)模的縮小了輸入和輸出的量。這兩張圖是兩個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化的結(jié)果，一個(gè)是電極性能的設(shè)計(jì)結(jié)果，一個(gè)是單體尺寸的設(shè)計(jì)結(jié)果。大家可以看到左圖，我們想設(shè)計(jì)一款能量密度和功率密度都比較好的電極，大家知道，高能量的電極和高功率的電極他們很多關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)可能是相反的，所以這里存在著能量密度和功率密度相平衡的問題。通過某些智能尋優(yōu)的方法，我們把仿真過程中的構(gòu)效關(guān)系模型上面的通路依然保留，但是下面這個(gè)迭代過程，不再是人來迭代了，用更聰明的算法來迭代。通過2500次迭代，就是大家可以認(rèn)為經(jīng)歷了2500個(gè)不同設(shè)計(jì)方案的比較，我們發(fā)現(xiàn)其中有25個(gè)最優(yōu)解，即這些紅色的點(diǎn)，就是在整個(gè)能量密度和功率密度的二維坐標(biāo)下最接近于右上角實(shí)現(xiàn)帕累托最優(yōu)的解，這樣2500個(gè)迭代過程的完成大概花了多久呢?在實(shí)驗(yàn)室條件下大約只有40多個(gè)小時(shí)，大家可以想想，如果通過仿真的這種方法，或者是更加早期的通過實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)的方法，來比較2500個(gè)設(shè)計(jì)方案需要多長時(shí)間。

　　右圖是一個(gè)單體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題，在這個(gè)設(shè)計(jì)案例中我們要求或者我們希望這個(gè)電池工作過程的最高溫度低一點(diǎn)、電池內(nèi)部的溫差也低一點(diǎn)，因此最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案一定是左下角的這些設(shè)計(jì)方案。大家可以看到，其中任何一個(gè)點(diǎn)都是一套設(shè)計(jì)方案，右圖上比較了300組不同設(shè)計(jì)方案在最高溫度和最大溫差上的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)紅色的這些點(diǎn)，大概有20多個(gè)點(diǎn)，達(dá)到了帕累托的最優(yōu)解，最接近于左下角，其中的每一個(gè)點(diǎn)在單體設(shè)計(jì)關(guān)鍵的形狀、尺寸、長寬厚的比例上可能都各不相同，大家可以看到，不僅對(duì)于電極設(shè)計(jì)，對(duì)于單體的設(shè)計(jì)，這種全自動(dòng)智能化方法的效率是非常驚人的。

　　這個(gè)效率極限能到多少呢?這是我們非常關(guān)心的一個(gè)問題，我們進(jìn)一步針對(duì)效率極限開展了大規(guī)模的案例研究，我們看一下左上角的這些圖。這是一個(gè)典型的高能量密度單目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，我們發(fā)現(xiàn)開展10次平行的高能量密度的設(shè)計(jì)，平均完成一次設(shè)計(jì)大約需要2小時(shí)，這是在某一個(gè)特定的算法下，如果我們改變不同的算法，其中更快的一個(gè)算法，處理同一個(gè)問題可以把2小時(shí)進(jìn)一步壓縮到7分鐘。有的設(shè)計(jì)工程師說，李老師，你這個(gè)設(shè)計(jì)問題很簡單，可能只有1個(gè)輸入或者2個(gè)輸入或者3個(gè)輸入，我們也在研究右上角這張圖，當(dāng)輸入增加，1個(gè)輸入、2個(gè)輸入、3個(gè)輸入，有一天40個(gè)輸入，我們把配方、微觀結(jié)構(gòu)、工藝、宏觀結(jié)構(gòu)都拿進(jìn)來的時(shí)候，這樣一個(gè)智能化、自動(dòng)化的設(shè)計(jì)過程它的效率是不是依然還OK，我們發(fā)現(xiàn)隨著設(shè)計(jì)變量的增多，一個(gè)好消息是，整個(gè)全自動(dòng)智能化電池設(shè)計(jì)方法的耗時(shí)沒有發(fā)生隨著設(shè)計(jì)變量的增多產(chǎn)生這種指數(shù)的、災(zāi)難的增長，它是一個(gè)線性增長的規(guī)律為主，初步的發(fā)現(xiàn)告訴我們，有可能把全自動(dòng)智能化的設(shè)計(jì)方法移植到具有復(fù)雜的數(shù)十個(gè)可設(shè)計(jì)變量的真實(shí)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中。

　　進(jìn)一步的，如何能夠設(shè)計(jì)出這種效率最高的全自動(dòng)智能化的設(shè)計(jì)方法呢?我們要做的一個(gè)基本公式，要把這種方法，比如我們花了6000秒完成了一個(gè)整體的設(shè)計(jì)過程，要把這6000秒花在什么問題上解析出來，下面這張圖就是做這個(gè)事情，我們把算法的耗時(shí)環(huán)節(jié)分解出來了，其中包括很多的因素，比如我們說了上面構(gòu)效關(guān)系的單次的計(jì)算過程依然保留著，單次，完成一次構(gòu)效關(guān)系模型的這種機(jī)理模型的計(jì)算需要多久呢?完成這種進(jìn)化式的算法大概需要算多少次上面的映射關(guān)系呢?我們稱之為所需的仿真數(shù)量，到達(dá)算法收斂前這個(gè)代際進(jìn)化要進(jìn)化多少輪呢?我們有沒有比較好的軟硬件的配置，可以使得我們整個(gè)算法是可以并行的呢?這是四個(gè)基礎(chǔ)的算法耗時(shí)環(huán)節(jié)的分解，通過這一分解過程我們會(huì)定義到耗時(shí)最長的這個(gè)部分有針對(duì)性的進(jìn)一步把全自動(dòng)智能化電池設(shè)計(jì)方法的效率提高到一個(gè)極限。一個(gè)基本的判斷是，我們可以將實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)法，目前通行的數(shù)月到數(shù)年的單型號(hào)設(shè)計(jì)周期壓縮到數(shù)小時(shí)、數(shù)天或者數(shù)十天，電池產(chǎn)品研發(fā)的速度將有1—2個(gè)數(shù)量級(jí)的提升。

　　到此為止我們可以把三代電池設(shè)計(jì)技術(shù)的一些核心指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比了，第一代實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)法，第二代仿真驅(qū)動(dòng)的正向設(shè)計(jì)方法，和第三代全自動(dòng)智能化的電池產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，首先它們的周期不一樣，開發(fā)成本逐漸降低，在技術(shù)創(chuàng)新上，越向后研發(fā)工作人員可以把更多的時(shí)間用在創(chuàng)新性的內(nèi)容上，工作中的重復(fù)迭代的這個(gè)部分被壓縮到了最小，另外后面我們還會(huì)看到，通過第二代、第三代電池設(shè)計(jì)方法的引入，可以為企業(yè)保留下來越來越豐富的知識(shí)庫，這一知識(shí)庫為提升團(tuán)隊(duì)的技術(shù)水平，包括快速的切入到新器件的先行研發(fā)非常有效。

　　最后一部分，我們來看一下電池設(shè)計(jì)技術(shù)的研發(fā)工作在電池產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的一些應(yīng)用工作。

　　第一個(gè)應(yīng)用，是從2012年、2013點(diǎn)，過去這十年，我們的團(tuán)隊(duì)為中國和歐洲的很多動(dòng)力電池企業(yè)完成了型號(hào)設(shè)計(jì)，或者解決了型號(hào)設(shè)計(jì)中的一些特定的難點(diǎn)，比如這種超厚電極、超高能量密度的電池，用于一些深混構(gòu)型的超高功率的這種電池，長壽命的電池，耐快充的、無析鋰的高安全的電池，包括不光是乘用車和商用車，包括電動(dòng)飛機(jī)使用的一些電池等等。

　　除了型號(hào)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用，清華大學(xué)的核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)也孵化出了全球第一款電池設(shè)計(jì)的工業(yè)軟件易來科得Electroder，大家可以知道，這個(gè)詞是在電極Electrode單詞后加了一個(gè)r，充分說明了電池設(shè)計(jì)對(duì)于器件的性能是多么關(guān)鍵。Electroder電池設(shè)計(jì)的工業(yè)軟件可以支持市面上絕大部分的鋰離子電池構(gòu)型，在特定的構(gòu)型下可以快速的幫助工程師試算出產(chǎn)品的BOM成本，完成基本工業(yè)中所需要圖紙的出圖。除了完成BOM、CAD這樣一些輸出之外，還有一個(gè)重要的核心功能，就是可以將滿足這個(gè)BOM和CAD的虛擬電池帶入到仿真流程中去，觀察它的電、熱、壽命、快充，包括我們剛才講的離子濃度、電子電流密度，這樣一些在實(shí)驗(yàn)中很難看到的這樣一些物理現(xiàn)象。為了支持這一構(gòu)效關(guān)系模型的求解，Electroder還內(nèi)置了豐富的正極和負(fù)極材料的參數(shù)庫，包括熱力學(xué)參數(shù)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)等等。工業(yè)軟件還提供了一些擴(kuò)展功能，比如它除了可以模擬電池性能之外，還提供了非常簡單的描述整車、路面環(huán)境、迎風(fēng)面積、整備質(zhì)量這樣一些環(huán)境參數(shù)的模型，我們稱之為它是一個(gè)簡單的整車動(dòng)力學(xué)模型，在這個(gè)整車動(dòng)力學(xué)模型上可以把用戶設(shè)計(jì)出的這個(gè)電芯，虛擬地裝在這個(gè)車上，快速的試算出電池裝上去以后這款車輛的續(xù)駛里程有多長。

　　右面是一個(gè)Electroder典型的頁面，大家看看這個(gè)頁面跟傳統(tǒng)的仿真軟件的頁面不一樣，首先它不需要大家安裝本地的軟硬件，它采用瀏覽器和專線就可以登錄，不需要購買大規(guī)模的高性能計(jì)算的工作站，所有的輸入都是流式的，非常簡潔，不需要去處理像劃網(wǎng)格、調(diào)整收斂這樣一些專業(yè)仿真工程師才能夠處理的一些問題。

　　我們前面講了兩個(gè)應(yīng)用，一個(gè)型號(hào)設(shè)計(jì)，一個(gè)是工業(yè)軟件的孵化。還有一件以工業(yè)軟件的孵化為基礎(chǔ)的，或者電池產(chǎn)業(yè)內(nèi)部還在做的一件事情，就是隨著電池產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的變化，事實(shí)上整個(gè)電池研發(fā)的模式也在發(fā)生著變革，這是我們提出的一個(gè)典型的電池研發(fā)模式的新的結(jié)構(gòu)。大家可以看到，藍(lán)色的這個(gè)流動(dòng)的部分，是快速研發(fā)的整個(gè)流程，在這個(gè)流程中會(huì)用到我們剛才講的很多技術(shù)，仿真驅(qū)動(dòng)的正向設(shè)計(jì)，全自動(dòng)智能化的研發(fā)等等。它會(huì)完成從產(chǎn)品的規(guī)劃立項(xiàng)、指標(biāo)分解、快速計(jì)算、性能仿真，A樣、B樣，試生產(chǎn)、定型、認(rèn)證、量產(chǎn)的整個(gè)過程，幫助一個(gè)動(dòng)力電池領(lǐng)域的一個(gè)企業(yè)或者是一個(gè)新來者，快速的擁有電池產(chǎn)品定義、設(shè)計(jì)和制造的能力。

　　其中綠色藍(lán)色這些色塊是針對(duì)某一個(gè)型號(hào)開發(fā)的一些具體的輸出，有些是BOM成本核算、圖紙，有些是進(jìn)一步要流轉(zhuǎn)到工藝部門去的一些工藝文檔等等?；疑氖潜ＷC整個(gè)流程順利進(jìn)行的管理規(guī)程。其中更加重要的是我們前面講到的，黃色框圖的為企業(yè)留下了什么樣的核心知識(shí)庫，這樣一種新型研發(fā)模式的變革會(huì)幫助企業(yè)建立幾大關(guān)鍵知識(shí)庫，并且每一個(gè)知識(shí)庫的內(nèi)容都在不斷的增長，比如說在前端，我們有典型的材料庫，電池常用的正極和負(fù)極包括一些助劑的材料，它們的熱力學(xué)參數(shù)怎么樣、動(dòng)力學(xué)參數(shù)怎么樣等等，機(jī)械件庫，企業(yè)已有的很多原型可以數(shù)據(jù)化的保留下來，設(shè)計(jì)原型庫、配方庫。流動(dòng)到市場(chǎng)之前我們還有工藝庫，企業(yè)都在電池上積極探索過哪些新工藝，按照之前的經(jīng)驗(yàn)這些工藝對(duì)產(chǎn)品性能的改進(jìn)到底有什么好處，在試生產(chǎn)之前還有競(jìng)品對(duì)標(biāo)的問題。往下走還有知識(shí)產(chǎn)權(quán)排雷的問題，大家知道動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的企業(yè)之間訴訟這些年來增長很快，所以一個(gè)新的型號(hào)大規(guī)模定型量產(chǎn)之前一定要完成這個(gè)我們叫FTO知識(shí)產(chǎn)權(quán)排雷的工作。另外在測(cè)試過程中還有生產(chǎn)和測(cè)試的工具庫等等。最后這款電池量產(chǎn)結(jié)束了，我們還會(huì)積累出很多測(cè)試過程中的數(shù)據(jù)，包括制造過程中的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)如何善用呢?大家知道測(cè)試數(shù)據(jù)和制作數(shù)據(jù)每時(shí)每刻都在電池產(chǎn)業(yè)內(nèi)部、電池企業(yè)內(nèi)部積累，越來越多，這些數(shù)據(jù)中一定是個(gè)寶庫，一定有些信息，把這些信息提取出來，可以更好的提高企業(yè)的生產(chǎn)效率、提高良品率。在最后我們還提供了一個(gè)生產(chǎn)測(cè)試大數(shù)據(jù)分析，和制造過程大數(shù)據(jù)分析的一個(gè)算法庫，這個(gè)算法庫給出的主要結(jié)論如果可信，我們甚至可以進(jìn)一步回饋到電池制造過程中的閉環(huán)的這種質(zhì)量管理。

　　最后，在開設(shè)有車輛工程專業(yè)的全國的高等院校中，事實(shí)上我們還在做一件事情，大家知道對(duì)于電動(dòng)化的汽車動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展下，可能很多車輛工程專業(yè)本科生教育的一些課程不再能夠滿足學(xué)生對(duì)知識(shí)的要求，比如說這個(gè)電池，燃料電池、混合動(dòng)力構(gòu)型、電化學(xué)知識(shí)等等這些新的知識(shí)，必須進(jìn)入到本科生和研究生的教學(xué)過程中去。我們積極錄制了很多類似的這種MOOC課程，不僅面向高校、也面向企業(yè)工程師開發(fā)，這是一門清華大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)兩位老師合開的課，“車用動(dòng)力電池從單體到系統(tǒng)”，也在我們的MOOC平臺(tái)中公開的、免費(fèi)的面向社會(huì)去講述電池相關(guān)的設(shè)計(jì)和管理方面的知識(shí)。

　　最后，面向我剛才講的第三代技術(shù)，智能化全自動(dòng)的電池產(chǎn)品研發(fā)我們還在做一件事情，我們?cè)诔掷m(xù)征集愿意參與這樣的一個(gè)我們目前稱之為科學(xué)實(shí)驗(yàn)的合作的電池生產(chǎn)企業(yè)，為什么稱之為科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)?一方面前面展示了很多案例都是非針對(duì)于電池真實(shí)的產(chǎn)品型號(hào)，另外，這種真實(shí)的產(chǎn)品型號(hào)的過程中效率極限到底能達(dá)到多少，這件事情還需要高校的智力資源，和電池企業(yè)在型號(hào)設(shè)計(jì)上的經(jīng)驗(yàn)，包括一些原型的數(shù)據(jù)合作，來共同地探索。因此，目前我們與國內(nèi)的幾家主流的動(dòng)力電池企業(yè)正在做，當(dāng)然我們這個(gè)項(xiàng)目還在公開的召集，目前還是開放的，來合作完成中國動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)中第一次無人化的、自動(dòng)化的、智能化的大規(guī)模型號(hào)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后我們會(huì)出一個(gè)相信非常有趣的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，向大家匯報(bào)這種無人化的、智能化的型號(hào)設(shè)計(jì)方法在真正的產(chǎn)品研發(fā)過程中走不走得通，這個(gè)極限效率到底如何。

　　好的，以上是今天和大家分享報(bào)告的全部內(nèi)容。謝謝大家!