CN111967890A - 一种锂离子电池全寿命周期监控溯源系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种锂离子电池全寿命周期监控溯源系统及方法，系统包括监测终端部、数据管理系统和数据中心，监测终端部用于对锂离子电池全生命周期进行实时监测，数据管理系统用于将所述监测终端部传输的数据引入区块链进行存储并提供数据查询检索，监测终端部与数据管理系统连接，数据管理系统与数据中心进行通信连接。本发明将区块链技术的优势与锂离子电池的制造、使用、回收过程相结合，有效提高对锂离子电池生产、使用、回收的各个环节的监控，能有效地解决锂离子电池从生产到回收全生命周期的可追溯性问题，充分保障了锂离子电池在生产时的质量，在应用时保证性能良好和安全，在报废时能有效回收。

Description

一种锂离子电池全寿命周期监控溯源系统及方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料和信息处理技术领域，特别是涉及一种锂离子电池全寿命周期监控溯源系统及方法。

背景技术

伴随着经济全球化的进程和清洁能源需求的不断高涨，寻求新的储能装置已经成为新能源相关领域的关注热点。中国作为世界上最大的发展中国家之一，对于优质能源和先进能源技术的需求更是十分强烈。锂离子电池由于具有髙能量密度、高工作电压、低自放电率、无记忆效应、长循环寿命、无污染等优点受到人们热切的关注。在实际应用中已有了广泛且成熟的运用，例如手机、笔记本电脑、数码相机等便携式3C类小电子产品近几年来，由于传统燃油汽车对环境造成了严重的环境、气候、健康问题，科学家们提出可以使用锂离子动力电池来代替不可再生燃油作为汽车动力来源。

锂离子电池整个系统包括生产、应用和回收。生产工艺包括混料、喷雾干燥、烧结、粉碎、混合、烘烤、包装。锂离子电池在制作过程中，需严格监控并实时测量各参数，主要有粒径、比表面积、碳含量、振实密度、水分、克容量，电池放电效率、循环稳定性、功率、高低温性能等；在使用中需要一种全方位的先进监控系统可以监控每一个电池，确保它们维持正确的电压值。并保证冷却系统提供最佳的电池运行温度。这对汽车安全和电池容量都很重要；在电池报废回收处理时，需要知道该电池的源信息，如果出现任何偏差，电池可能会发生短路、漏液等各种安全问题，进而可能造成起火或爆炸，导致人员伤亡和财产损失。但其在工艺生产质量参数，实际应用性能测试，报废回收等方面出现了难以实时监控和追溯的问题。

由于生命健康，出行安全，信息透明越来越受人们的青睐，因此能源电池的相关数据存储与管理也越来越被人们所重视，而现有的家庭能源电池数据管理系统所针对面较小，往往不能满足大范围多领域的综合应用。更重要的是，现有的能源产品公司形成数据孤岛，难以实现数据互通，这难以让每个用户在家享受到优质、便捷的服务。目前尚未发现一种锂离子电池产业监测和溯源系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池全寿命周期监控溯源系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，使锂离子电池制造、使用、回收各环节能够得到监控，实现锂离子电池全寿命周期的快速准确溯源。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种锂离子电池全寿命周期监控溯源系统，包括监测终端部、数据管理系统和数据中心，所述监测终端部用于对锂离子电池全寿命周期进行实时监测并收集锂离子电池全寿命周期数据，所述数据管理系统用于将所述锂离子电池全生命周期数据进行处理并引入区块链，所述数据中心用于存储所述锂离子电池全寿命周期数据并提供数据查询检索，所述监测终端部与所述数据管理系统连接，所述数据管理系统与所述数据中心进行通信连接。

优选的，所述监测终端部包括生产监测终端、应用监测终端和电池回收监测终端，所述生产监测终端、所述应用监测终端和所述电池回收监测终端分别与所述数据管理系统连接。

优选的，所述监测终端部包括生产监测终端、应用监测终端和电池回收监测终端，所述生产监测终端、所述应用监测终端和所述电池回收监测终端分别与所述数据管理系统连接。

优选的，所述生产监测终端用于实时监测锂离子电池生产环节信息，传输生产环节监测数据，所述生产监测终端连接有外部粒径监测设备、比表面积监测设备、碳含量监测设备、振实密度监测设备、水分监测设备、克容量监测设备。

优选的，所述应用监测终端用于实时监测锂离子电池应用环节信息，传输应用环节监测数据，所述应用监测终端连接有电池温度监控设备、电压值监控设备、碰撞监控设备。

优选的，所述电池回收监测终端用于实时监测锂离子电池回收环节信息，传输电池回收环节监测数据，所述回收监测终端连接有短路监控设备、漏液监控设备、处理设备。

优选的，所述数据中心包括工厂管理模块、质量监控数据存储模块、用户管理模块、用户选择评价推荐模块、回收商查阅模块、回收数据查询分类模块。

优选的，所述用户管理模块采用签名、加密技术，通过私钥对记录数据进行签名，通过序列化进行记录数据加密。

锂离子电池全寿命周期监控溯源系统的方法，包括以下步骤：

S1、监测终端部监测锂离子电池全寿命周期数据，传输至数据管理系统；

S2、处理所述锂离子电池全寿命周期数据，调用区块链智能合约实现区块链数据上链、同步、共识并上传到数据；

S3、扫描锂离子电池防伪标识，利用产品在区块链上对应的唯一身份验证信息调用区块链数据检索服务，得到溯源信息。

本发明公开了以下技术效果：

本发明利用区块链具有去中心化、不可篡改特色的特性，对将区块链技术的优势与锂离子电池的制造、使用、回收过程相结合，区块链技术的应用，能有效的提高对锂离子电池生产、使用、回收的各个环节的监控，能有效地解决锂离子电池从生产到回收全生命周期的可追溯性问题，充分保障了锂离子电池在生产时的质量，在应用时保证性能良好和安全，在报废时能有效回收。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的锂离子电池全寿命周期监控溯源系统结构示意图；

图2为本发明的数据中心结构示意图；

图3为本发明的锂离子电池全寿命周期监控溯源方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种锂离子电池全寿命周期监控溯源系统，如图1所示，系统包括监测终端部、数据管理系统和数据中心，监测终端部用于对锂离子电池全生命周期进行实时监测，传输监测数据，数据管理系统用于对监测终端部传输的数据引入区块链进行存储，监测终端部与数据管理系统连接，数据管理系统与数据中心进行通信连接。

其中，监测终端部包括生产监测终端、应用监测终端和电池回收监测终端。本发明中的锂离子电池全寿命周期包括锂离子电池的生产(制造)、应用和回收三个过程，对锂离子电池进行全寿命周期监测即是对锂离子电池的生产(制造)、应用和回收的全过程进行实时监测。锂离子电池生产工艺包括混料、喷雾干燥、烧结、粉碎、混合、烘烤、包装环节，本发明中，生产监测终端与外部粒径监测设备、比表面积监测设备、碳含量监测设备、振实密度监测设备、水分监测设备、克容量监测设备连接，实时采集各监测设备的数据并传输到数据管理系统。锂离子电池在使用过程中需要维持正确的电压值以及运行温度，防止出现碰撞。本发明中对锂离子电池的应用环节进行监测，采用应用监测终端分别与电池温度监控设备、电压值监控设备、碰撞监控设备进行连接的方式，实现了对锂离子电池的应用环节的实时监测。回收监测终端分别与短路监控设备、漏液监控设备、处理设备进行连接，当监测到锂离子电池出现短路、漏液现象时及时进行信息采集，对问题锂离子电池的处理信息实时进行跟踪并进行数据传输。

数据管理系统接收来自各个终端的反馈信息、数据，将接收到的信息、数据引入区块链，在对应环节记录操作信息，通过调用智能合约，进行数据上链；将重要环节的操作信息进行记录，通过调用智能合约，把操作信息数据上链。

数据中心用于对所述监测终端部传输的数据引入区块链进行存储并提供数据查询检索服务。如图2所示，数据中心包括工厂管理模块、质量监控数据存储模块、用户管理模块、用户选择评价推荐模块、回收商查阅模块、回收数据查询分类模块。

工厂管理模块用于工厂员工实时登陆，记录生产参数数据。工厂员工登录工厂管理模块，及时将锂离子电池的真实生产参数进行记录。

质量监控反馈数据存储生产参数，工程师根据参数和后续的应用、回收反馈统计，选择优势因数对生产进行分析总结，深度学习，改良目前生产工艺；用户权限管理模块还能够根据用户的申请信息，为该用户分配对区块链中的优势数据存储节点的访问权限，推荐综合性能良好的产品。

用户管理模块，为用户登陆系统，用于查看产品的生产状态，查看设备运行数据，提前预防问题出现。用户管理模块把记录的内容采用签名、加密技术，通过私钥进行签名，通过序列化把数据加密；调用区块链智能合约实现区块链数据上链、同步、共识，通过智能合约进行上链，消除人为干预。

用户选择评价推荐模块用于用户根据系统信息，工程师推荐和维修建议，及时进行保养维修，用户选择评价推荐。用户选择评价推荐模块对区域内的产品性能形成供用户参考的数据报告，同时能自动收集该区域内产品的相关信息，并集成数据模块，当用户在登陆查询时，自动向用户推荐该专业范围内满足患者需求且质量综合得分排名小于阈值的产品，本实施例中所述阈值为5；每日查询应用检查终端，持续保养产品。对于坏的产品，该管理模块能自动存储事故信息，将用户诊断结果、治疗方案，以及该用户的ID，先暂存储到区块链上相应的数据管理系统存储节点，3-5天后再上传至数据中心及时回馈工厂工程师分析，进行后勤维修或者产品替代；

回收商查阅模块用于回收商对回收电池的生命周期数据进行查询，为处理报废锂离子电池提供依据。回收商收到报废电池后，进入回收商查阅模块，利用锂离子电池身份验证信息进行锂离子电池溯源信息检索，调取并查阅数据中心中存储的报废锂离子电池的相关生产和用户使用报废数据资料，选择合适的处理方法和设备处理报废产品，并上传产品处理实际数据。所述回收商查阅模块进行溯源信息检索的具体过程为:回收商查阅模块调用区块链数据检索服务，包括二维码为数据检索服务请求地址，通过HTTP请求进行调用；数据中心检索系统依据锂离子电池身份验证信息检索区块链中的报废电池溯源信息。

回收数据查询分类组成模块，回收商根据处理结果数据即时反馈储存数据，由系统对数据进行智能识别并自动处理分类。

利用本发明的锂离子电池全寿命周期监控溯源系统进行锂离子电池全寿命周期监控溯源的方法为：

S1、监测终端部监测锂离子电池全寿命过程，收集锂离子电池全寿命周期数据，并将锂离子电池全寿命周期数据传输至数据管理系统，锂离子电池全寿命周期数据包括锂离子电池从生产到销售再到应用(使用)到维修养护最后到回收的全过程所涵盖的所有数据。

S2、数据管理系统接收到锂离子电池全寿命周期数据后进行记录，将记录的锂离子电池全寿命周期数据进行处理，包括数据签名和数据加密，本实施例中，各个环节监测设备和数据管理系统都有相对应的私钥和公钥，同时监测设备间均设有包括公钥和私钥的秘钥对。通过私钥进行签名，通过序列化把数据加密，从而完成对锂离子电池全寿命周期数据的签名和加密处理。锂离子电池全寿命周期数据处理完成后，调用区块链智能合约实现区块链数据上链、同步、共识并上传到数据，消除人为干预；

S3、扫描每一块锂离子电池的防伪标识，本实施例中防伪标识采用二维码或其他防伪标识，利用所述锂离子电池防伪标识在区块链上所对应的唯一身份标识信息调用区块链数据检索服务，检索区块链上所述锂离子电池的全寿命周期数据，从而获得每一块锂离子电池的溯源信息，实现锂离子电池的溯源。

本发明通过区块链实时存储和去中心化、不可篡改特色的特性，将区块链技术的优势与锂离子电池的制造、使用、回收相结合。区块链技术的应用，能有效的提高对锂离子电池的生产、使用、回收的各个环节的监控，能有效地解决了材料的可追溯性问题，能提前预测，出问题能即时查询并解决。充分保障了材料在生产时保证质量，在应用时保证性能良好和安全，在报废时能有效回收。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种锂离子电池全寿命周期监控溯源系统，其特征在于：包括监测终端部、数据管理系统和数据中心，所述监测终端部用于对锂离子电池全寿命周期进行实时监测并收集锂离子电池全寿命周期数据，所述数据管理系统用于将所述锂离子电池全生命周期数据进行处理并引入区块链，所述数据中心用于存储所述锂离子电池全寿命周期数据并提供数据查询检索，所述监测终端部与所述数据管理系统连接，所述数据管理系统与所述数据中心进行通信连接。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池全寿命周期监控溯源系统，其特征在于：所述监测终端部包括生产监测终端、应用监测终端和电池回收监测终端，所述生产监测终端、所述应用监测终端和所述电池回收监测终端分别与所述数据管理系统连接。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池全寿命周期监控溯源系统，其特征在于：所述生产监测终端用于实时监测锂离子电池生产环节信息，传输生产环节监测数据，所述生产监测终端连接有外部粒径监测设备、比表面积监测设备、碳含量监测设备、振实密度监测设备、水分监测设备、克容量监测设备。

4.根据权利要求2所述的锂离子电池全寿命周期监控溯源系统，其特征在于：所述应用监测终端用于实时监测锂离子电池应用环节信息，传输应用环节监测数据，所述应用监测终端连接有电池温度监控设备、电压值监控设备、碰撞监控设备。

5.根据权利要求2所述的锂离子电池全寿命周期监控溯源系统，其特征在于：所述电池回收监测终端用于实时监测锂离子电池回收环节信息，传输电池回收环节监测数据，所述回收监测终端连接有短路监控设备、漏液监控设备、处理设备。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池全寿命周期监控溯源系统，其特征在于：所述数据中心包括工厂管理模块、质量监控数据存储模块、用户管理模块、用户选择评价推荐模块、回收商查阅模块、回收数据查询分类模块。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池全寿命周期监控溯源系统，其特征在于：所述用户管理模块采用签名、加密技术，通过私钥对记录数据进行签名，通过序列化进行记录数据加密。

8.根据权利要求1-7任一项所述的锂离子电池全寿命周期监控溯源系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、监测终端部监测锂离子电池全寿命周期数据，传输至数据管理系统；

S2、处理所述锂离子电池全寿命周期数据，调用区块链智能合约实现区块链数据上链、同步、共识并上传到数据；

S3、扫描锂离子电池防伪标识，利用产品在区块链上对应的唯一身份验证信息调用区块链数据检索服务，得到溯源信息。

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