電池醫生哪個好文章列表:

• 1、奮進新征程 建功新時代·我們的新時代電池醫生王家鈞：個人成長應同國家命運聯系在一起
• 2、技術專題：諾德醫生—新型燃料電池健康狀態在線診斷技術
• 3、BMS 動力電池有了主治醫生
• 4、醫生從女性的腸胃中取出50節AA和AAA電池
• 5、植入生物電池，人體可借光合作用修復受損細胞

奮進新征程 建功新時代·我們的新時代電池醫生王家鈞：個人成長應同國家命運聯系在一起

新華社哈爾濱4月5日電題：“電池醫生”王家鈞：個人成長應同國家命運聯系在一起

新華社記者楊思琪

近年來，隨著電動汽車興起，電池起火等安全問題備受關注。從2017年回國至今，哈爾濱工業大學教授、“青年科學家工作室”負責人王家鈞始終在尋找這一難題的破解之路。

“我目前的工作是給電池的健康狀態做診斷，簡單來說相當于給電動汽車使用的鋰電池進行‘三維腦部CT’，及時發現不足和隱患，為其修復、改進、完善提供科學精準的參考。”談起自己的研究領域，王家鈞興奮不已。大家叫他“電池醫生”。

王家鈞出生于1981年，17歲時考入哈爾濱理工大學化學系，隨后在哈爾濱工業大學應用化學系攻讀了化學專業的碩士、博士。那時，他對一切未知的科學奧秘保持著濃厚的興趣，養成了良好的學術習慣，慢慢地堅定了未來從事科研的信念。

2008年，王家鈞出國深造。他先到加拿大西安大略大學攻讀博士后，隨后在國外兩家實驗室工作。他一直致力于發展同步輻射多維成像技術，并將其應用于新能源材料研究。

“身在異鄉，心系祖國。”王家鈞說，國內新能源行業迅猛發展，電池企業不斷增加，產業化進程不斷推進。他發現，一些領域的基礎科學研究相對薄弱，內心便涌起一股沖動——結合自己了解的先進技術，推動電動汽車電池領域的基礎科學取得高質量發展。

2017年，在反復考量幾個月后，王家鈞下決心回國發展。“國家大力支持海外科研人員、留學生回國就業創業，出臺了一系列好政策。雖然放棄眼前喜歡的工作、優厚的待遇，內心不舍，但我相信，換個陣地好好干，一定可以為國家發展做點事情。”他說。

新能源技術被認為是21世紀的高新技術，電池行業作為新能源領域的重要組成部分，已成為全球研究熱點。王家鈞回到母校哈工大任職，帶領團隊開啟嶄新的全固態電池研究。他們將目光聚焦固態電池關鍵技術，探索利用X射線同步輻射成像技術，開展電池失效與安全改進研究。

然而，固態電池及其材料的生產工藝和設備不太成熟，需要做大量摸索性工作，課題失敗的風險很大。即便如此，王家鈞仍要“啃硬骨頭”。

“科研沒有捷徑，只有認真思考、善于總結、注重細節，經歷無數次跌倒再重新來過。”王家鈞舉例說，在硫化物固態電池方面，很多文獻對實驗細節描述得并不具體。從電解質合成到全電池組裝，從測試模具到試驗方法，他和學生一點點摸索，花了近兩年時間，完成了第一個固態電池相關工作。

經過4年多發展，王家鈞所在團隊已小有規模，有博士后2人、博士11人、碩士14人。截至目前，團隊獲得發明專利8項，在《自然》子刊等國際刊物發表論文40余篇，一系列具有國際領先水平的原創性研究成果為開發高容量、高安全鋰電池提供了新的視角。

面對科研成果，王家鈞說，不論是起步時的百余平方米獨立實驗室，還是發展所需的科研經費資助、科研項目申請，都離不開學校、學院及研究所給予的支持。

“科研成果要轉化好，不能躺在實驗室里睡大覺。”王家鈞介紹，面向民生和工業界需求，團隊的相關技術成果得到了多家研究院所和行業龍頭企業的應用和認可，進一步提高了電子產品高容量電池的安全性。企業從中受益，實現轉型升級。

“眼下正是創新的時代，科技創新的意義尤其重大。作為新時代的科研工作者，要堅持國家的需要就是奮斗方向，潛心做真正有用的科學。”在王家鈞看來，將個人成長同國家命運緊密聯系在一起，不斷突破創新、追求卓越，才能讓生命綻放出絢麗之花。（完）

技術專題：諾德醫生—新型燃料電池健康狀態在線診斷技術

導 語

燃料電池系統作為燃料電池汽車的“動力心臟”，具有能量密度高、動力性能強、排放零污染等性能優勢，已被廣泛應用于交通、船舶、熱電聯供及備用電源等領域。

電堆作為燃料電池系統的核心部件，維系著整個燃料電池系統的能量輸出過程，在實際運行過程中，受不同工況環境因素影響，易發生水淹、膜干等故障狀態，進而影響燃料電池系統的工作性能，甚至縮短使用壽命。因此，對燃料電池的健康狀態進行實時監控，精準識別已有或潛在故障風險，是非常必要的，也是保障燃料電池汽車安全、穩定運行，不可或缺的重要技術手段之一。

未勢能源燃料電池系統開發團隊，針對燃料電池技術痛點難題，自主開發新型燃料電池健康狀態在線診斷系統——“諾德醫生（NODS）”，通過AI智能診斷技術，準確識別水淹和膜干故障狀態及產生機理，真正實現在線快速診斷“疑難雜癥”，讓燃料電池的在線水管理變得不再神秘。

諾德醫生（NODS）系統基于電化學阻抗譜（EIS）原理，就像心電檢測儀一樣，通過內核系統軟硬件管理資源，搭建故障診斷模型，通過監測電堆工作時的一系列關鍵數據，及時診斷、分析，并提取故障特征信號，根據故障狀態（如水淹、膜干等）快速響應，調整控制策略及系統運行參數（如空氣計量比、溫度、濕度等），從而避免電堆故障的發生，最大限度確保系統穩定運行，實現全生命周期管理體系閉環控制。

同時，基于阻抗數據制定不同溫度下的關機吹掃策略，最低可實現-30℃電堆無損冷啟動，可以在各種復雜環境下提高系統的使用效率及壽命 。

顛覆性的技術創新

FTXT / 諾德醫生— NODS

①實驗室檢測技術實現“車載化”

實驗室EIS測試借助昂貴笨重的電化學工作站向燃料電池施加交流電流/電壓信號。該技術通過DCDC向燃料電池施加正弦交流擾動信號，信號采集硬件及數據處理軟件模型均可集成到DCDC中，將原本只限于實驗室的測量手段轉化為一項可以車載應用的技術方法。

② EIS特征頻率，實現測量精準化、常態化

實驗室測試EIS需要施加幾千到零點幾赫茲頻率的交流信號到電堆以獲得完整的阻抗譜進行分析,整個過程持續十幾分鐘到半小時不等。該技術基于燃料電池在不同工況下運行的大量EIS實驗數據，提取特征交流頻率，最終將需要施加的頻率個數縮小到十個頻點以內，將獲得可用于判斷健康狀態EIS數據的時間縮短到幾秒之內。

如圖1所示，灰色曲線為通過實驗室設備獲得的電堆EIS數據，綠色曲線為使用幾個特征頻率獲得的EIS數據。通過施加特征頻率的交流信號獲得分析燃料電池EIS數據，大大縮短了檢測時間。

實驗數據阻抗譜Vs特征頻率獲得的阻抗譜

③故障診斷更為高效、便捷

人工智能、神經網絡等在其他領域應用廣泛，但在燃料電池領域應用有限。燃料電池是一個集電能、化學能、熱能為一體的復雜系統，該技術將燃料電池阻抗譜數據與模糊邏輯、神經網絡等算法相結合，避免了因對燃料電池的專業知識了解不足造成故障診斷分析錯誤。使用模糊邏輯等無監督式數據學習方法進行聚類分析，根據聚類分析結果可獲得燃料電池不同運行狀態下的輸入參數范圍。借助聚類分析結果，結合故障樹等診斷方法，形成一套精確高效的故障診斷機制，實現對燃料電池運行狀態的準確判斷。

實現核心技術下沉

FTXT / 諾德醫生— NODS

① 微小交流信號實現精確測量

DCDC通過采集施加的交流電流信號及電堆兩端的電壓信號，計算不同頻率的阻抗數據。為保證電堆的正常運行，交流信號幅值不能過大，一般控制在電堆輸出電流的8%以下，且由于電堆阻抗較小（單片電池正常運行條件下的歐姆內阻在1～2mΩ），電堆反饋的交流電壓信號幅值也會很小。為避免交流電壓湮沒在直流電壓中，保證交流信號的精確測量，硬件電路借助多級濾波及放大電路，通過穩定電路避免信號失真，軟件增加冗余計算，最終實現高精度測量交流電壓。

②實時監測故障狀態

燃料電池故障診斷通常借助CVM或其它傳感器信號檢測當前是否處于故障狀態，但無法確定處于何種故障狀態（如水淹、膜干、空氣不足等）。該技術借助EIS(電化學阻抗譜),可在不影響燃料電池運行狀態的條件下，實時監測其健康狀態，判斷是否處于故障狀態。

基于EIS數據不僅可檢測到燃料電池處于何種故障狀態，且可對具體故障狀態的成因進行分析，借助神經網絡等算法可確定當前故障狀態由哪種參數（如溫度、濕度、空氣計量比）不合理造成。

③ 快速優化控制策略調整

若處于故障狀態，系統控制器可根據規律及時調整當前運行參數，實時優化系統控制策略，避免出現燃料電池在含水量過多或過少的條件下運行，保證系統高效運行。

整個系統運行流程圖如下圖所示：

燃料電池故障診斷系統工作流程圖

借助此技術，系統可形成一套完整的反饋機制，避免了燃料電池在極端狀況下持續運行而造成的加速老化,使系統高效平穩地運行。

全面提升產品綜合性能

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① 提高燃料電池耐久性，延長使用壽命

燃料電池作為清潔、無污染、高效的發電裝置，受到全球范圍的高度重視。對于燃料電池系統來說，提高其耐久性和可靠性是影響其商用化的關鍵。燃料電池的設計安裝、運行條件（氫氣純度、反應物不足、低溫等）均會影響其使用性能，燃料電池常見的故障類型中，水管理問題占比52%（水淹占比33%，過干占比19%），老化問題占比12%，反應物泄露占比9%。燃料電池的水管理對提高其使用性能及延長其使用壽命非常關鍵，質子交換膜的濕度可增強質子電導率，過多的水含量則會阻塞催化劑層和氣體擴散層的氣孔，影響氣體的反應。燃料電池長期處于極端條件下進行，也會影響其使用壽命。因此，對燃料電池的健康狀態進行檢測非常必要。

燃料電池的故障類型

②提高系統運行效率

受限于多種因素，燃料電池內部無法安裝大量傳感器，系統無法對燃料電池的運行狀態有較為全面的了解。如系統在傾斜狀態下，電堆進出口容易出現局部疏水困難的情況，但是進出口監測的是整體壓力變化，局部干燥局部水淹難以識別。NODS基于EIS原理、正確的故障診斷方法及時發現處于極端環境下運行的燃料電池，以及合理高效的應對策略，不斷調整燃料電池的運行參數，直到故障狀態解除，使電堆處于最佳條件下運行。通過避免燃料電池在極端條件下運行，可以提高其使用性能，系統運行效率。

③提高低溫冷啟動成功率

低溫冷啟動是燃料電池汽車冬季運行的最大挑戰，也是目前燃料電池行業的關鍵技術與難題。目前，廣泛應用的低溫關機策略是通過設定關機吹掃時間，到達預訂時間則停止吹掃。該方法忽略了關機前電堆的運行狀況等變量的影響，可能造成吹掃不充分或過度吹掃。NODS借助可以反映MEA含水量的高頻阻抗，制定不同溫度下的關機吹掃策略，能夠有效預防低溫下停機后質子交換膜因殘余水分凍結而導致的電堆性能下降，同時增加低溫冷啟動成功率。目前該技術已成功應用于未勢能源燃料電池發動機，實現了-30℃高寒環境下電堆無損冷啟動，保證續航里程的穩定輸出，有效提高電堆使用壽命。

賦能多元化應用場景

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①已成功應用于乘用車、商用車等多種車型

目前，搭載NODS技術的冬標測試車輛已實現-30℃冷啟動成功率100%，具有低溫性能可靠性高、性能穩定等優點，已搭載乘用車、商用車等多種車型，可移植到船舶、航天等多種領域。該技術的成功應用，可以有效解決寒冷地區燃料電池汽車冷氣困難及里程焦慮問題。

②可應用于現有的燃料電池系統構件中且優化系統硬件空間

不同于CVM(電壓巡檢儀)需要檢測每片電堆電壓，NODS只需要檢測整堆電流及電壓，系統中的線束可由幾百根減為兩根。該技術集成度高，不受功率及體積限制，可輕松應用于不同的燃料電池系統構件中。隨著該技術的優化，還可逐步減少燃料電池系統中溫度、壓力或濕度傳感器的數量，大大減少系統中硬件的使用數量，方便系統空間布置。

③可應用于多種類型的燃料電池

該技術不僅可應用于不同功率級別的PEMFC（質子交換膜燃料電池），也可應用于SOFC(固體氧化物燃料電池)等多種燃料電池。EIS是一項廣泛應用的電化學技術，不同燃料電池或者動力電池均可應用，借助該技術的硬件及軟件平臺，不僅可實現多種類型燃料電池的EIS檢測，同時可對健康狀態進行在線診斷分析。

BMS 動力電池有了主治醫生

隨著國家“節能減排”力度增強，傳統汽車的污染排放量超標，新能源汽車產業被逐漸開發，并呈現良好的發展勢態。一部新能源汽車，不管是混合動力還是純電動，動力電池都是核心部件。而BMS(Battery Management System)，即電池管理系統又是動力電池包的核心，均衡荷電量、使用壽命、使用安全等，都需要BMS來管控和優化，在新能源汽車產業鏈，BMS的產業價值十分重要。

動力電池包使用壽命的長短和動力性能的好壞，是新能源汽車是否能夠大規模普及的重要前提。為了提高電池的安全和利用效率，需要BMS來防止電池過度充電、過度放電和過溫等，保障電池的運行安全，監控電池的狀態。但是普通BMS僅僅起到檢測監控的作用，就像護士對病人來說只能起到護理的作用，而真正的治療還得靠醫生。

深圳本土高新技術企業——深圳市科列技術有限公司就自主研發出了這樣一款帶有“治療”作用的“主動均衡“電池管理系統，通過這個系統，電池整個循環壽命和續航能力都會大大增加。

深圳市科列技術有限公司是一家專注于電力電子及檢測控制設備的動力電池系統解決方案供應商，成立于2010年3月，是國內動力鋰電池管理系統研發、生產、銷售的領軍企業。“電池管理系統誰都可以做，但能做到帶有主動均衡的管理系統少之又少，”深圳市科列技術有限公司副總經理仝瑞軍表示，“主動均衡”就是科列的核心技術，能通過有效均衡管理，達到電池利用的最優化。

醫生從女性的腸胃中取出50節AA和AAA電池

一名婦女吞下50節電池自殘之后要求手術取出電池。

愛爾蘭的醫生從一名婦女的腸胃中取出了50塊電池，因為她吞下了這些電池，這顯然是故意自殘。 根據周四(9月15日)發表在《愛爾蘭醫學雜志》上的一篇病例報告，這位66歲的婦女在攝入最初“數量不明”的圓柱形電池后，在都柏林的圣文森特大學醫院接受了治療。x光顯示她的腹部有大量電池，盡管沒有電池阻塞她的胃腸道，也沒有電池顯示出結構性損傷的跡象。

治療小組最初采取了一種“保守”的方法，這意味著他們密切觀察患者，看看是否以及有多少電池會自己通過胃腸道。在一周的時間里，她通過了五節AA電池，但在接下來的三周內拍攝的X射線顯示，絕大多數電池未能繼續通過她的身體。此時，患者出現彌漫性腹痛。

這名婦女隨后接受了剖腹手術，外科醫生切開她的腹腔。他們發現，胃被電池的重量拉下，已經膨脹并延伸到恥骨以上的區域。然后，研究小組在胃里切開一個小洞，從器官中取出46節電池；這些包括AA和AAA電池。

植入生物電池，人體可借光合作用修復受損細胞

12月8日，學術期刊《自然》刊登了浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院骨科林賢豐醫師、范順武教授團隊與浙大化學系唐睿康教授團隊的最新成果——在國際上首次實現植物的類囊體跨物種遞送到動物體衰老病變的細胞內，讓動物細胞擁有植物光合作用的能量，并在退行性骨關節炎疾病的治療中應用，重塑了軟骨細胞的合成代謝。（洪恒飛 李文芳 葉筱筠 科技日報記者 江耘 科研團隊供圖）

來源： 科技日報