新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)雖然身歷泥濘但是前景遠(yuǎn)大，整車(chē)、電池頭部公司都在積極部署補(bǔ)貼退出后的下一個(gè)產(chǎn)業(yè)周期。

當(dāng)中，安全、成本和里程作為消費(fèi)端決策購(gòu)買(mǎi)新能源汽車(chē)的三大要素，成為整車(chē)廠和動(dòng)力鋰電池廠商共同努力的目標(biāo)。

毫無(wú)疑問(wèn)，掌握動(dòng)力鋰電池供應(yīng)鏈安全以及從動(dòng)力鋰電池制造端實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的成本和性能競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)點(diǎn)，是公司在日趨猛烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中勝出的關(guān)鍵。

其中，分容化成作為動(dòng)力鋰電池制造的一個(gè)關(guān)鍵工序，與動(dòng)力鋰電池的成本和里程高度相關(guān)。

分容化成是電池制造后期進(jìn)行的一項(xiàng)關(guān)鍵探測(cè)環(huán)節(jié)，作為高性能模擬技術(shù)的重要供應(yīng)商，ADI公司（AnalogDevices）對(duì)要怎么樣從制造環(huán)節(jié)提高動(dòng)力鋰電池性能并降低成本的見(jiàn)解或許可以作為產(chǎn)業(yè)參考。

01、從關(guān)鍵環(huán)節(jié)沖破制造成本與里程焦慮

目前動(dòng)力鋰電池廠商普遍處于電池“焦慮”的困境中。通常而言，鋰離子電池制造程序非常復(fù)雜，包括電極加工、堆疊結(jié)構(gòu)和單元裝配，然后要執(zhí)行電氣探測(cè)，以便評(píng)定電池容量和性能以及在工作中的額定值。

分容化成是鋰離子電池制造過(guò)程中的關(guān)鍵，二者都是通過(guò)對(duì)電池進(jìn)行精密控制的充放電過(guò)程，前者起到“激活”的用途，使得電池開(kāi)始具有儲(chǔ)存和釋放電能的能力，后者是把具有相近特性的電池進(jìn)行分選，提高成品電池的一致性，保障車(chē)用動(dòng)力鋰電池組的高性能。

這是一個(gè)相當(dāng)耗時(shí)的過(guò)程，涉及多次充放電以激活電池的化學(xué)性質(zhì)。但此過(guò)程又非常有必要，對(duì)確保成品電池的可靠性和質(zhì)量至關(guān)緊要。

鋰離子電池制造過(guò)程

鋰離子電池分容化成占到了制造過(guò)程總成本的三分之一以上，因此分容化成一度成為妨礙電池公司提高產(chǎn)量從而降低電池加工總成本的瓶頸之一。

動(dòng)力鋰電池公司也急切期望能夠在這一范疇保證安全的前提下減少分容化成所需的時(shí)間，從更多維度以更大密度搜集與監(jiān)控鋰離子電池的參數(shù)變化，讓充放電過(guò)程變得更加高效省電、減小設(shè)備占地面積以及減少電纜的使用與發(fā)熱，最終實(shí)現(xiàn)降低成本并提高能效。

此外，為了提高電池的循環(huán)壽命、穩(wěn)定性、自放電性、安全性等電化學(xué)性能，非得嚴(yán)格控制鋰離子電池的一致性或精確評(píng)定電池等級(jí)，所以對(duì)化成和分容設(shè)備的電流電壓測(cè)量精度有很高的要求。

因此，在綜合考量成本等因素后，動(dòng)力鋰電池公司更傾向于與擁有化成探測(cè)系統(tǒng)級(jí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的供應(yīng)商緊密合作，不僅僅是能夠獲得更復(fù)雜的組件和構(gòu)建模塊，還能獲得更容易采用的系統(tǒng)架構(gòu)的參考設(shè)計(jì)，使上市時(shí)間比從零開(kāi)始開(kāi)發(fā)化成和探測(cè)系統(tǒng)的時(shí)間快三至四倍，同時(shí)也保障了電池化成和探測(cè)測(cè)量的精確性、可靠性。

關(guān)于電池探測(cè)供應(yīng)商而言，要滿(mǎn)足高效、精確的電池分容化成探測(cè)也絕非易事。在模擬前端，驅(qū)動(dòng)電池充電電路的電源要進(jìn)行嚴(yán)格控制。

從更深層次分解，電池的化成和探測(cè)要密切監(jiān)測(cè)電池循環(huán)期間使用的電流和電壓分布，以戒備充電過(guò)度和充電不足。

ADI則是為數(shù)不多能滿(mǎn)足電池制造商電池化成精確探測(cè)需求的專(zhuān)業(yè)級(jí)供應(yīng)商之一。

ADI創(chuàng)新為電池化成和探測(cè)設(shè)備制造商帶來(lái)可度量的結(jié)果

02、“精打細(xì)算”的電池探測(cè)系統(tǒng)級(jí)處理方法

目前，鋰離子電子加工過(guò)程中化成與探測(cè)的方法有兩種：一種為線性方法，另一種為PWM（脈寬調(diào)制）。線性方法的功率消耗會(huì)比較大，且要更好的散熱設(shè)備。

當(dāng)前市面上的處理方法也依據(jù)電池容量的大小進(jìn)行了區(qū)分，小容量的依然會(huì)采用線性方法，效率低但設(shè)備成本低。而到了6A以上時(shí)，功率消耗會(huì)增多，采用PWM方式就顯得更為適宜。

ADI電池分容化成充放電集成芯片AD8452蘊(yùn)含了ADI模擬技術(shù)的結(jié)晶，能夠提高鋰離子電池化成與分容的系統(tǒng)精度和效率。

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，通過(guò)集成高精度的前端放大器和高頻率的PWM控制器，AD8452能夠在相同空間內(nèi)多供應(yīng)50％的通道，從而擴(kuò)充容量并提高電池產(chǎn)量。每片AD8452既可以單獨(dú)控制最多30A的充放電流，也可以多片并聯(lián)，來(lái)控制更大的輸出電流。

此外，AD8452所采用的開(kāi)關(guān)技術(shù)可在放電時(shí)回收電池的能量，精度顯著高于傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)處理方法，更高的精度也意味著電池組內(nèi)可以放更多的電芯，有助于延長(zhǎng)電動(dòng)汽車(chē)等使用的電池壽命。

與此同時(shí)，AD8452還兼具出色的測(cè)試和監(jiān)控功能，能夠有效戒備可能導(dǎo)致電池故障的過(guò)度充電和充電不足行為，從而提高制造過(guò)程的安全性。

該器件具有配套的系統(tǒng)仿真演示板，能夠?yàn)樘綔y(cè)設(shè)備制造商降低研發(fā)工程成本并縮短上市時(shí)間，也準(zhǔn)許制造商設(shè)計(jì)具有更多功能和更可靠探測(cè)過(guò)程的系統(tǒng)。

為了以更低的成本更快地加工電池并更準(zhǔn)確的獲得鋰離子電池的容量，電池系統(tǒng)在化成和探測(cè)階段使用了成百上千的通道，其探測(cè)儀拓?fù)淙Q于系統(tǒng)的總能源容量，對(duì)鋰離子電池的充放電的電流電壓測(cè)量的誤差要求也顯著提高。

而充放電過(guò)程中的電流電壓控制精度很大程度上決定了關(guān)于鋰離子電池一致性控制的可靠性，要高性能儀表放大器和相關(guān)的并聯(lián)電阻來(lái)測(cè)量電池充放電電流，即使在惡劣的廠條件下，也要實(shí)現(xiàn)±0.05%以上的精度，同時(shí)用于監(jiān)測(cè)整個(gè)熱工作范圍內(nèi)電壓的差動(dòng)放大器也需適用于此精度水平。

許多客戶(hù)要電壓探測(cè)達(dá)到萬(wàn)分之五到萬(wàn)分之一的誤差精度，這樣對(duì)整個(gè)測(cè)量控制電路中的放大器、ADC/DAC的誤差要求也相應(yīng)提高。

事實(shí)上，要將上述功能組件合并為一個(gè)完整精確的處理方法，并盡可能地提高性能和減少系統(tǒng)占用空間，是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，也是ADI將模擬前端、功率控制和監(jiān)控電路集成在單個(gè)ICAD8452中的原由之一。

ADI擁有領(lǐng)先的儀表放大器技術(shù)，通過(guò)把高性能儀表放大器或差分放大器與增益設(shè)置電阻網(wǎng)絡(luò)一起集成到芯片中，AD8452可通過(guò)控制環(huán)路設(shè)計(jì)、減少校準(zhǔn)時(shí)間、減少紋波、均流控制等智能控制功能，供應(yīng)高水準(zhǔn)的電流電壓測(cè)量精度，減少校準(zhǔn)周期時(shí)間和次數(shù)，進(jìn)一步新增正常運(yùn)行時(shí)間。

另外，更高的開(kāi)關(guān)頻率帶來(lái)了設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化和電子組件體積的縮小，也減少了所需器件數(shù)量和充放電電路板布板面，節(jié)省可高達(dá)50％的物料清單（boM）。所有控制操作均可在模擬域中完成，無(wú)需開(kāi)發(fā)復(fù)雜的算法，因而該辦法還可有效降低軟件開(kāi)發(fā)成本。

與此同時(shí)，ADI擁有的電流測(cè)試放大器標(biāo)定和校準(zhǔn)技術(shù)，同步從多個(gè)維度改善鋰離子電池一致性控制能力的水準(zhǔn)，也為環(huán)保技術(shù)的普及做出貢獻(xiàn)。

正如ADI公司系統(tǒng)處理方法事業(yè)部總經(jīng)理趙軼苗指出：“我國(guó)制造業(yè)在新興產(chǎn)業(yè)跟進(jìn)上速度非常快，與世界先進(jìn)水平差距不大，比如鋰電產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展就帶動(dòng)了鋰離子電池加工探測(cè)的需求，目前我國(guó)廠商在鋰電探測(cè)上走在了前列。”

電池技術(shù)是新能源汽車(chē)的緊要驅(qū)動(dòng)力，要怎么樣改善電池的測(cè)量精度和使用壽命，新增電池的續(xù)航能力、降低成本，保證使用安全是全行業(yè)都面對(duì)的挑戰(zhàn)。

在這些范疇，ADI正在積極開(kāi)展研究，并且已經(jīng)取得一系列前沿性研究成果。關(guān)于與ADI在AD8452上達(dá)成戰(zhàn)略性合作意向的客戶(hù)，ADI愿意一起就鋰離子電池分容化成的將來(lái)展開(kāi)探討與合作。