确定电池的化学功能和/或化学组成的制作方法

本披露内容涉及一种用于确定电池的化学功能和/或化学组成的计算机实施的方法、一种用于确定电池的化学功能和/或化学组成的系统、电池数据和/或电池的化学功能数据和/或电池的化学组成数据在这种方法中的用途、通过这种方法确定的功能和/或组成数据用于对电池进行分类和/或分选的用途、以及一种具有指令的计算机程序元素，该计算机程序元素当在计算环境的计算设备上执行时被配置为在这种系统中执行这种方法的步骤。

背景技术：

1、本披露内容的总体背景涉及再循环电池的处理。在便携式电子设备的数量和自动化程度不断提高的今天，电池再循环是一个日益受到关注的主题。随着电动汽车的出现，预期将会出现越来越多的废旧锂离子电池。由于电池含有重要的过渡金属，比如钴、镍、锂，因此废旧锂离子电池可能成为用于新一代锂离子电池的宝贵原材料来源，因此随着便携式电子设备的数量和自动化程度不断提高，再循环电池材料的处理也成为世界上日益受到关注的主题。出于这个原因，已经开展了更多的研究工作，目标是从废旧锂离子电池或从不符合规格和要求的电池或其部分中再循环过渡金属和锂；这种不合格材料和生产废料也可能是原材料的来源，以及处理再循环电池材料的来源。

2、在再循环电池的背景下，出现了如何和何时再循环电池的问题。特别地，电池是否仍然可以适合于不同的/进一步使用，或者电池是否不再能用于进一步使用而应当被“侵入性”再循环。因此，需要简化或改进关于是否、何时以及如何再循环电池的决策过程。

技术实现思路

1、在本披露内容的一方面，提供了一种用于确定电池的化学功能和/或化学组成的计算机实施的方法，该方法包括：

2、-优选地由特性测量设备收集指示该电池的化学成分的至少一种化学和/或物理特性或与这些化学成分相关的至少一种化学和/或物理特性的电池数据；

3、-通过确定收集到的电池数据与参考电池的数据之间的至少一个匹配来提供匹配数据；以及

4、-基于该匹配数据来确定指示该电池的化学功能和/或化学组成的功能和/或组成数据。

5、在本披露内容的另一方面，提供了一种用于确定电池的化学功能和/或化学组成的系统，该系统包括：

6、-收集单元，该收集单元用于收集指示该电池的化学成分的至少一种化学和/或物理特性或与这些化学成分相关的至少一种化学和/或物理特性的电池数据，优选地由特性测量设备；

7、-提供单元，该提供单元用于通过确定收集到的电池数据与参考电池的数据之间的至少一个匹配来提供匹配数据；以及

8、-确定单元，该确定单元用于基于该匹配数据来确定指示该电池的化学功能和/或化学组成的功能和/或组成数据。

9、本披露内容的另一方面涉及电池数据和/或电池的化学功能数据和/或电池的化学组成数据在用于确定电池的化学功能和/或化学组成的方法中的用途。

10、本披露内容的又另一方面涉及通过用于确定电池的化学功能和/或化学组成的方法确定的功能和/或组成数据用于对电池进行分类和/或分选的用途。

11、在本披露内容的另一方面，提供了一种具有指令的计算机程序元素，该计算机程序元素当在计算环境的计算设备上执行时被配置为在用于确定电池的化学功能和/或化学组成的系统中执行用于确定电池的化学功能和/或化学组成的方法的步骤。

12、本披露内容的另一方面涉及分类数据/信息用于在电池的再循环或第二次/进一步使用之间进行决策的用途。可以如本披露内容中所解释的那样提供分类数据/信息。

13、本文描述的任何披露内容和实施例均与上面列出的方法、系统、以及计算机程序元素有关，反之亦然。有利地，任何实施例和示例提供的益处同样适用于所有其他实施例和示例，反之亦然。

14、如本文所使用的，“确定”还包括“发起或导致确定”，“查询”还包括“发起或导致查询、关联和/或匹配”，并且“提供”还包括“发起或导致确定、生成、选择、发送或接收”。“发起或导致执行动作”包括触发计算设备执行相应动作的任何处理信号。

15、用于确定电池的化学功能和/或化学组成的方法、用于确定电池的化学功能和/或化学组成的系统、电池数据和/或电池的化学功能数据和/或电池的化学组成数据的用途以及相应的计算机程序元素允许准确评估特定电池的状况、该电池是否仍然适合于其预期用途、该电池是否仍然适合于另一用途或者该电池是否应被侵入性地再循环。换言之，本披露内容提供了对电池的功能状态以及化学组成的极其精确的确定。这进而使得能够对这种电池或电池单体是否应当进一步使用(“第2寿命”)或“侵入性”再循环做出改进的、特别是可持续的决策。因此，可以改进电池使用的可持续性和环境可持续性。因此，可以减少化学元素的开采，并且可以显著减少在化学元素开采期间通常发生的生态破坏和污染。

16、本发明的目的是简化或改进关于是否、何时以及如何再循环电池的决策过程。特别地，本发明的目的是支持以下决策：电池是否仍然可以适合于不同的/进一步使用，并且如果适合，适合于哪种进一步的使用，或者电池是否不再能用于进一步使用并且应当被“侵入性”再循环。通过独立权利要求的主题来解决这些目的和其他目的，这些目的和其他目的在下面的描述后会变得显而易见。从属权利要求涉及本发明的优选实施例。

17、术语“电池数据”可以涉及至少一种化学和/或物理特性。该特性可以与特定电池的至少一种化学成分相关。电池数据可以通过测量化学和/或物理特性来提供。电池数据可以由特性测量设备提供。电池数据可以例如与电池的电压、电流、充电特性相关。电池数据可以例如包括放电曲线和/或充电曲线。附加地或可替代地，可以通过提供电池的标识符(比如分散式标识符)，例如通过读取电池的标识符元素，来提供电池数据。在本案中，电池数据应被广义地理解，并且是指关于特定电池的化学成分的至少一种化学和/或物理特性的任何数据/信息，该特定电池的进一步使用有待确定并且可以由特性测量设备提供。特性测量设备可以测量电特性、磁性特性、光学特性和/或电磁特性。测量设备的示例可以是霍尔传感器、阻抗光谱仪、谐振电路、示波器(iv曲线)、经由电池单体的(机械感应的)振动进行的阻尼曲线测量、离子扩散的测量、离子(电荷载流子)的测量平均自由路径、x射线、电子光谱术、通过虚拟传感器测量由于劣化引起的电荷载流子迁移率(其自然/谐振频率的变化)——lc谐振器等。可以通过接收、提供和/或确定已经存在的电池数据来提供对电池数据的收集，例如，通过扫描被布置在电池的壳体上并且其本身可以提供电池数据和/或哪个信息可以用于从第三来源收集/标识电池数据的标识元素。例如，收集到的电池数据是相应电池的名称和寿命。然而，电池数据可以包括另外的信息，例如关于其中包含的材料类别(例如，ncm、lfp)的信息、质量类别、制造商数据、可用测量数据、关于电池的先前使用的信息(例如，充电循环次数)、天气和温度数据、关于先前充电电流和充电电压的信息。

18、在本案中，术语“参考电池数据”应被广义地理解，并且是指与收集到的电池数据相匹配和/或对应的任何数据/信息，该数据/信息指示参考电池数据的化学功能和/或化学特性(例如，组成)。参考电池数据优选地包括参考电池的数据，该数据表示要在其寿命内并且针对不同的操作条件进行评估的电池的化学和/或物理特性(例如，化学成分的组成或特性)。

19、化学功能和/或化学特性(例如，组成)可以与电池化学物质相关。电池化学物质可以涉及电极活性材料，比如阳极和/或阴极活性材料。在电池的使用期间，电池化学物质可能劣化。电池可以是使用中的电池。在这种情况下，电池化学物质的状态可以与电池用途的进一步使用相关，比如如果其仍然可用或者如果其必须被替换。电池可以是用过的电池，例如在其寿命末期时。在这种情况下，电池化学物质的状态可以与用过的或寿命末期的电池的第二次使用相关。例如，化学功能可能与电池的劣化程度相关。进一步地，例如，化学特性(例如，组成)可以与电池(比如电极)的材料配置相关。化学特性(例如，组成)可以与电极(例如，阳极或阴极)活性材料相关。

20、在本案中，本文使用的术语“分类系统”应被广义地理解，并且表示被配置为确定分类/执行分类方法的任何系统、算法或确定装置。分类可以通过分类方法(例如，手动方法、自动方法、数字方法、非数字方法、统计方法、非分布方法、监督方法、无监督方法、永久维度方法、学习方法、参数方法或非参数方法等)提供。

21、在本案中，本文使用的术语“电池标识元素”应被广义地理解，从而允许至少标识要评估的电池。电池标识元素可以与电池相关联并且物理地附接到电池壳体。电池标识元素可以是包括印刷码(比如条形码或qr码)的无源标识元素。电池标识元素可以是包括发射器或收发器标签(比如能够通过例如nfc、蓝牙、zigbee或其他合适的近中距离通信协议实现通信的rfid标签)的有源标识元素。

22、电池标识元素还可以与唯一数字电池标识符相关联，该唯一数字电池标识符可以进一步与跟所标识的电池相关的数据(例如，上述电池数据)相关联。这种数据可以包括在电池的生产或寿命期间收集的任何数据。例如，这种数据可以包括在电池的生产期间收集的材料数据，或者在电池的使用期间收集的也可以与数字电池标识符相关联的监测数据。数字电池标识符可以包括至少一个分散式标识符，该至少一个分散式标识符允许对所描述的电池数据进行与位置无关的访问，这可能是需要的，因为所描述的数据收集可能发生在世界范围内的不同位置。这种电池数据可以包括本文描述的已经存在的电池数据和/或利用本文描述的非接触式测量技术中的一种或多种来测量的电池数据。

23、对于对电池数据的这种数据访问，分散式标识符可以包括与数据所有者和所标识的电池唯一相关联的任何唯一标识符。分散式标识符可以包括通用唯一标识符(uuid)或数字标识符(did)。分散式标识符可以由集中式或分散式身份发行机构发行。分散式标识符可以包括用于认证与所标识的电池相关的数据的认证信息。经由分散式标识符及其与所标识的电池的唯一关联，可以由可以位于全球任何地方的至少一个数据所有者控制对与所标识的电池相关的数据的访问。这与集中式机构方案形成对比，在集中式机构方案中，标识符由集中式机构提供，并且对数据的访问由这种集中式机构控制。在本上下文中，分散式是指在实施时由任何数据所有者控制标识符的使用。标识元素可以被配置为提供用于访问与所标识的电池相关的数据的数字电池标识符。

24、术语“计算系统”在本文中被广义地定义为包括一个或多个计算节点、节点系统或其组合。术语“计算节点”在本文中被广义地定义，并且可以是指包括至少一个物理的有形处理器和/或能够在其上具有由处理器执行的计算机可执行指令的物理的有形存储器的任何设备或系统。计算节点的形式现在越来越多样化。计算节点可以例如是手持设备、生产设施、传感器、监控系统、控制系统、电器、膝上型计算机、台式计算机、大型机、数据中心、或者甚至是传统上不被认为是计算节点的设备，比如可穿戴设备(例如，眼镜、手表等)。存储器可以采取任何形式并且取决于计算节点的性质和形式。

25、在用于确定电池的化学功能和/或化学组成的方法的实施例中，该匹配数据是通过以下方式提供的：基于该收集到的电池数据的至少一个参数对该电池进行分类，找到关于该至少一个参数的匹配参考电池，并且将找到的匹配参考电池的数据标识为该匹配数据。在示例中，该参数可以指示电池类型、损耗、生产日期/时间、负载循环、生产者数据和/或电池寿命。

26、在用于确定电池的化学功能和/或化学特性(例如，组成)的方法的另一个实施例中，该找到关于至少一个参数的这些匹配参考电池包括由至少部分分散式计算环境中的数据服务提供数据，其中，该数据服务或接口访问参考电池数据。

27、可以经由分散式计算环境或分散式网络来收集参考电池数据。该分散式计算环境或分散式网络可以包括与网络的参与者相关联的节点。这些节点可以包括被配置用于在节点之间传送数据的数据提供或消费接口。参考电池数据的收集可以包括：例如通过标识元素(比如读取该标识元素)来标识或提供至少一个电池的数字标识符，将该数字标识符提供给分散式计算或网络接口以请求参考电池数据，以及将参考电池数据提供给该分散式网络或计算接口。数字标识符可以包括唯一数字电池标识符或与电池相关联的分散式标识符。这样，可以访问每个电池的电池特定参考数据，从而使得电池的功能和/或特性的确定更可靠且稳健。特别地，参考电池数据可以由网络的任何参与者以受控的方式访问，从而给予参考数据的所有者(比如单体生产者的电池)对其数据的控制。

28、该电池参考数据可以与所标识的电池或关于唯一地标识该电池的标识符相关地提供。数据传送可以包括与跟所标识的电池相关联的分散式标识符相关联或链接或者与唯一地标识该电池的标识符相关的一个或多个认证机制。基于认证机制(比如公钥-私钥机制)，可以例如通过与参考数据所有者(比如电池或单体生产者)相关联的数据提供接口来打开对等通信信道以提供参考数据。数据传送可以包括与跟所标识的电池相关联的分散式标识符相关联或链接或者与唯一地标识该电池的标识符相关的一个或多个授权机制。该一个或多个授权机制可以包括至少一个授权规则，该至少一个授权规则用于控制对由数据所有者(例如，电池生产者或单体生产者)控制的数据的访问。基于(多个)授权机制，可以将参考数据从参考数据提供接口传送到参考数据消费接口。参考数据消费接口可以是用于请求参考电池数据的分散式网络接口。

29、电池参考数据可以与匹配参考电池的至少一个参数相关地提供。参数可以与标识符一起提供给用于请求参考电池数据的分散式计算或网络接口。基于该参数，可以选择参考数据。可以基于至少一个参数来选择由参考数据提供者提供的电池参考数据。该至少一个参数可以例如与特性测量设备和/或由特性测量设备测量的特性相关。因此，可以提供基于参数选择的参考数据。这允许对参考数据和可用电池数据进行更灵活且可靠的处理。这允许更可靠的确定，因为可以提供电池的参考数据并考虑到特定电池和可用参数(比如特性测量设备的类型和/或特性测量设备测量的特性)来确定、匹配和/或分类。

30、在一个示例中，执行电池测试和/或测量的不同供应商、电池制造商或其他实体在此可以提供对应的电池数据，使得对应的参考数据在相应实体处以分散式方式可用。因此，本文描述的分散式方法具有以下优点：这种参考电池数据的访问可以与数据请求者的位置无关(即，借助于所描述的唯一标识符)。分散式方法具有使得能够针对不同的测量技术和相关联的参数进行参考数据检索的优点，并且因此可以以有针对性的方式提供参考数据。这使得更可靠地确定电池的化学功能和/或化学组成以及匹配或分类。

31、在用于确定电池的化学功能和/或化学组成的方法的另一个实施例中，该匹配数据是通过以下方式提供的：基于收集到的电池数据的至少一个参数对电池进行分类，通过使用模拟参考电池关于至少一个参数的行为的模型(特别是预测模型)来找到关于至少一个参数的匹配参考电池，并且将找到的匹配参考电池的数据标识为匹配数据。这种模型可以基于底层电池和/或电池单体的数字孪生。

32、在用于确定电池的化学功能和/或化学组成的方法的另一个实施例中，该匹配数据是通过以下方式提供的：基于该收集到的电池数据的至少一个参数对该电池进行分类，通过使用机器学习ml系统找到关于该至少一个参数的匹配参考电池，并且将找到的匹配参考电池的数据标识为该匹配数据。

33、在用于确定电池的化学功能和/或化学组成的方法的另一个实施例中，对电池的分类是通过使用机器学习ml模型通过以下方式提供的：收集多个电池数据；基于电池数据对电池的使用进行人工决策；将所收集的电池数据与关于电池的使用的人工决策组合；标识并定义导致人工决策的因素；通过将所标识和定义的因素应用于另外的电池来评估这些因素，并且如果评估表明不一致，则可能调整这些因素；以及通过对收集到的电池数据应用这些因素来提供电池的分类。

34、在用于确定电池的化学功能和/或化学组成的方法的另一个实施例中，该方法进一步包括基于该功能和/或组成数据将该电池分类为多个类别，其中，每个类别指定该电池的使用。

35、在用于确定电池的化学功能和/或化学组成的方法的另一个实施例中，该多个类别包括至少一个表示该电池的进一步使用的类别和/或至少一个表示该电池的再循环的类别。这种进一步使用可以是例如用作汽车电池、连接到太阳能电池的储能电池、电动滑板车电池、电动自行车电池、电动工具电池、移动设备电池(例如，移动电话、笔记本、膝上型计算机、移动电源、平板计算机等)。

36、在用于确定电池的化学功能和/或化学组成的方法的另一个实施例中，该方法进一步包括与跟该电池相关联的唯一数字标识符相关地提供所确定的功能和/或组成数据、匹配数据和/或分类数据的步骤。所确定的数据可以与电池的唯一标识符相关地提供。例如，电池的唯一数字标识符可以由qr码、全息图、微芯片、nfc芯片、rfid芯片提供。

37、在用于确定电池的化学功能和/或化学组成的系统的实施例中，该提供单元包括至少一个参考电池数据库、模型和/或机器学习ml模型。

38、在用于确定电池的化学功能和/或化学组成的系统的另一个实施例中，该系统进一步包括至少一个分类单元，该至少一个分类单元用于基于该功能和/或组成数据将该电池分类为多个类别和/或用于基于收集到的电池数据的至少一个参数对该电池进行分类。

39、在另一个实施例中，该匹配数据是通过以下方式提供的：基于收集到的电池数据的至少一个参数对电池进行分类，通过使用模拟参考电池关于至少一个参数的行为的模型(特别是预测模型)来找到关于至少一个参数的匹配参考电池，并且将找到的匹配参考电池的数据标识为匹配数据。

40、在另一个实施例中，该匹配数据是通过以下方式提供的：基于该收集到的电池数据的至少一个参数对该电池进行分类，通过使用机器学习ml系统找到关于该至少一个参数的匹配参考电池，并且将找到的匹配参考电池的数据标识为该匹配数据。

41、在另一个实施例中，对电池的分类是通过使用机器学习ml模型通过以下方式提供的：收集多个电池数据；基于电池数据对电池的使用进行人工决策；将所收集的电池数据与关于电池的使用的人工决策组合；标识并定义导致该人工决策的因素；通过将所标识和定义的因素应用于另外的电池来评估这些因素，并且如果评估表明不一致，则可能调整这些因素；以及通过对收集到的电池数据应用这些因素来提供电池的分类。