[工業研究] Charge and discharge profiles of repurposed LiFePO4 batteries based on the UL 1974 standard (汰役磷酸鋰鐵電池基於UL1974標準的充放電曲線)
標題:
Charge and discharge profiles of repurposed LiFePO4 batteries based on the UL 1974 standard
(汰役磷酸鋰鐵電池基於UL1974標準的充放電曲線)
作者群姓名:
Hsien-Ching Chung (鍾獻慶)
文章摘要(英文):
Owing to the popularization of electric vehicles worldwide and the development of renewable energy supply, Li-ion batteries are widely used from small-scale personal mobile products to large-scale energy storage systems. Recently, the number of retired power batteries has largely increased, causing environmental protection threats and waste of resources. Since most of the retired power batteries still possess about 80% of their initial capacity, their second use becomes a possible route to solve the emergent problem. Safety and performance are important when using these second-use repurposed batteries. Underwriters Laboratories (UL), a global safety certification company, published the standard for evaluating the safety and performance of repurposed batteries, i.e., UL 1974. In this work, the test procedures are designed according to UL 1974, and the charge and discharge profile datasets of the LiFePO4 repurposed batteries are provided. Researchers and engineers can use the characteristic curves to evaluate the quality of the repurposed batteries. Furthermore, the profile datasets can be applied in the model-based engineering of repurposed batteries, e.g., fitting the variables of an empirical model or validating the results of a theoretical model.
文章摘要(中文):
由於電動車在世界上的普及化及再生能源的發展，鋰離子電池廣泛地被運用，從小尺度的個人行動產品到大尺度的儲能系統。最近，汰役動力電池的數量大大地增加，造成資源浪費及環境保護的問題。既然大多數的汰役動力電池仍保有80%的初始容量，其二次利用成為了可能的解套方案。在使用這些二次汰役電池時，相當重要的是安全性與表現性。Underwriters Laboratories (UL)作為一個全球性的安全認證公司，發表了評估汰役電池安全性與表現性的標準，也就是UL 1974。在本研究中，我們依據UL 1974來設計量測程序，並提供磷酸鋰鐵電池的充放電曲線資料庫。研究人員及工程師可使用這些特性曲線來評估汰役電池的品質。充放電曲線資料庫可應用到汰役電池工程模型，例如: 使用經驗模型來擬和參數或使用理論模型來驗證結果。
甘苦談
1.
做這個論文的起心動念
在執行一個專案時，獻慶總會想要發揮一點想像力，提升這個專案的價值。
這次也是一樣，儘管專案總是無法百本百盡如人意的執行，有些許遺憾。
但若能把專案的部分執行成果，發表到國際期刊上，直接把該專案的高度拉上國際舞台，以榮耀團隊中的各位，也是價值。
儘管過程中得付出不少時間跟金錢的代價，但出刊的那一刻，那瞬間的感受就是: 值了!
獻慶很感念團隊的各位，有大家的付出與努力，很多成果才能逐漸累積，才有打出一拳的那個時刻!
2.
Made in Taiwan
此研究中的量測設備使用台灣CTE承德科技充放電機，電芯為台灣長利科技生產，研究人員為台灣人，正港台灣在地研究! Made in Taiwan!
3.
在UL 1974標準中並沒有特別列出詳細的測試程序，只是說明了測試原則。因此獻慶就把詳細的測試程序依據UL 1974的原則設計出來，並進行量測。
該測試程序是設計給鋰鐵電池用，但程序的關鍵參數修改後，就可給其他系統的電池。例如鋰三元電池。期待此測試程序可方便學界及工業界朋友使用，或自行修改相關參數去利用。
4.
從實驗設計、實驗測試，大規模量測，到資料整理、論文寫作、投稿等工作，並不容易。需要大量的資源。有部分會在致謝中提到。
5.
選擇投稿期刊也不容易，首先要知道研究內容有沒有符合期刊要求，再來就是挑選合適等級的期刊，野雞期刊是投不得的(寧願不投，也不要去選野雞期刊)。這次選擇Scientific Data這個期刊，是Nature出版集團旗下的一個期刊，在該研究領域屬於第一級(Q1)期刊，相當有品質的期刊。
以商品購買來比喻就是，不要買盜版(以免上當受騙)，要買正版，而且還要挑精品。
6.
這類型的期刊算是第一次投，文章的格式及寫作方式都有別於一般期刊。花了一點時間去了解該期刊的特性，閱讀期刊提供的文章寫作指導，這都是不可少的基本功。才能在符合該期刊的要求下，表達自己的研究內容。
7.
投稿論文是件令人又驚又喜的事!
瞬間被退稿的經驗也有可能發生，這是驚!。
獲得評審的肯定，而讓審稿程序順利進行，直到完成，這是喜!
在這個案子中，獻慶認真的去做到每步到位，也把成果遞出。
過程中得到了相當正面的回應，主編跟評審們一致肯定該文章的重要性，也給出許多具體建議(總計約30點)。
由於所有的研究都腳踏實地，因此所有的點都不是問題，反而能讓文章的完整性跟重點性更為突出。
在這個過程中，令人感受到科學界在鼓勵研究方面的不遺餘力與溫暖。同時也給獻慶很多信心。
評審回應節錄原文(英文)
This dataset presents relevant lithium-ion cell screening data for a second-life usage, including remaining capacity measurements, and internal resistance measurements, of a reasonable batch size of cells. Screening data for large amount of lithium-ion cells at the end of their first-life usage is not commonly available in the literature and is therefore a very valuable contribution to the field.
翻譯(中文)
該數據集提供了合理批量電芯的二次使用的相關鋰離子電池篩選數據，包括剩餘容量測量和內阻測量。在首次使用壽命結束時，對大量鋰離子電池的篩選數據在文獻中並不普遍，因此對於該領域是非常有價值的貢獻。
8.
文章處理費2000多美元。
錢始終是個問題，特別是在疫情跟家庭照顧多頭燒的狀況下。
另外，不是所有的研究機構、公司、或老闆會把這文章處理費當作是經營成本，那時就得考驗作者本人對學術的熱情了。這次獻慶又是自己先燒掉薪水了，反正不是第一次了，美其名為"學術的代價"好了。呵呵!
9.
獻慶的指導教授曾說過: 一個好的研究者應該要可以針對各種題材去研究、去發文章，已自己的立場去對科學進行貢獻。要看一個學生是畢業後否有成長，可以看他離開老師後的研究主題，文章內容等。一般而言，學生畢業經過幾年後，研究方向應該跟老師的有所不同，文章內容也相差許多了，表示這個學生有所成長，已經自己在進行研究了，獨立性慢慢體現。若是研究方向跟老師的差不多或一樣，等於是在做學生時期的東西，文章可能也是老師的口水文再加強，這樣學生的成長有限，在面對新問題的研究能力可能受限，並不是很建議的成長模式。
獻慶也是還記得這些想法，藉這篇文章回應指導教授，獻慶在不同的領域也是能有所發揮，應用所學，對科學發展提出貢獻。
10.
鬧了一個笑話:
本來以為Single author就可以不要寫author contributions。就真的沒寫就投稿submit過去，結果...
結果就是editor在稿件進入評審程序後，還要求補寫author contributions。
冏!
10.
這算是獻慶第一篇單一作者的文章，所以特別發個文，紀念一下。
同時也回應鍾爸N年前的問題: "你哪天文章上面可以只有自己的名字?"
2021-07-02
This is it!
致謝
羅奕理(總工)、羅凱耀、鄭耀宗、馮輝文、陳朝鈺、黃保生、石冠霖、游明益、林榮豐、楊孝文、羅彥凱、鍾安得等人對該主題的討論。
簡珮如的英文修改。
鍾明輝、陳素敏、簡聯貴、高蜜李、陳富隆等人的支持。
經濟部能源局的支持。
有這麼多的幫忙，才讓研究還有文章順利發表!
(以下直接貼出文章中的致謝內容)
I would like to thank all the contributors to this article for their valuable discussions and recommendations, especially Alan Lo, Daniel Lo, Yaw-Chung Cheng, Hui-Wen Feng, Chaur-Yuh Chen, Bao-Sheng Huang, Kuan-Lin Shih, Ming-Yi You, Jung-Feng Lin, Hsiao-Wen Yang, Yen-Kai Lo, An-De Andrew Chung. The author thanks Pei-Ju Chien for English discussions and corrections as well as Ming-Hui Chung, Su-Ming Chen, Lien-Kuei Chien, Mi-Lee Kao, and Fu-Long Chen for financial support. This work was supported in part by the Industrial Energy Technology Program of Bureau of Energy (BOE), Ministry of Economic Affairs (MOEA) of Taiwan under contract number 107-D0720 and was supported in part by Super Double Power Technology Co., Ltd., Taiwan under grant number SDP-RD-PROJ-001-2020.
文章處理過程
整個流程包含審稿流程及出版流程。前後大概10個月左右(懷胎十月 ^_^)。
審稿流程大概花了8個月左右。
第1次送審
從2020-10-09 ~ 2020-11-18，大概花了1個多月。
共請兩位評審來看文章。
兩位評審共提供了21個主要及次要問題。
| Stage | Start Date | End Date | Approximate Duration |
|---|---|---|---|
| 18th November 20 | |||
| Decision Made | 18th November 20 | ||
| Awaiting Decision | 16th November 20 | ||
| Review Complete | 16th November 20 | ||
| In Review | 26th October 20 | ||
| Review Started | 19th October 20 | ||
| Contacting Potential Reviewers | 16th October 20 | ||
| Potential Reviewers Assigned | 16th October 20 | ||
| Reviewer Assignment | 12th October 20 | ||
| Initial QC Complete | 12th October 20 | ||
| Initial QC Started | 9th October 20 | ||
| Author Approved Converted Files | 9th October 20 | ||
| Preliminary Manuscript Data Submitted | 9th October 20 |
第2次送審
從2021-03-04 ~ 2021-04-22，大概花快2個月。
回答那21個問題。
中間處理其他事情，加上回答問題，大概3個月後才把修改後的稿件送審。
最後，一位評審說OK，另一位評審剩1個次要問題。
| Stage | Start Date | End Date | Approximate Duration |
|---|---|---|---|
| 22nd April 21 | |||
| Decision Made | 22nd April 21 | ||
| Awaiting Decision | 19th March 21 | ||
| Review Complete | 19th March 21 | ||
| In Review | 15th March 21 | ||
| Review Started | 8th March 21 | ||
| Contacting Potential Reviewers | 8th March 21 | ||
| Potential Reviewers Assigned | 8th March 21 | ||
| Reviewer Assignment | 5th March 21 | ||
| Author Approved Converted Files | 5th March 21 | ||
| Preliminary Manuscript Data Submitted | 4th March 21 |
第3次送審
從2021-04-27 ~ 2021-05-21，大概花不到1個月。
回答那1個次要問題。
主編直接通知文章接受，之後就要進入出版流程了。
| Stage | Start Date | End Date | Approximate Duration |
|---|---|---|---|
| 21st May 21 | |||
| Decision Made | 21st May 21 | ||
| Awaiting Decision | 5th May 21 | ||
| Reviewer Assignment | 27th April 21 | ||
| Author Approved Converted Files | 27th April 21 | ||
| Preliminary Manuscript Data Submitted | 27th April 21 |
文章接受通知信，如下圖。整個信件有2頁A4，很長。但其實第一段的其中一個字已經說明了遊戲結束。一個"accept" (紅色框框處)通知作者，稿件已被接受。
為了看到"accept"這個字，前後走了8個月。
 |
| 文章決定信件(Decision letter)節錄。紅色框框處標示"accept"。 |
整個出版流程大約大概花了近2個月左右。
首先要進行3項工作後，出版社才會開始出版流程。
Publication Agreements
1. 簽署出版許可 (Licence to Publish)
2. 第三方授權宣告 (Third Party Permissions)
3. 繳交文章處理費 (Article Processing Charge)
| Publication Agreements | 3 of 3 tasks completed. Licence to Publish: (licence type: CC-BY, government type: NONE), completed by Hsien-Ching Chung on 21st May 21 SDATA-20-01160B_licence.pdf Third Party Permissions: (has third party: no), completed by Hsien-Ching Chung on 21st May 21 Article Processing Charge: completed by Hsien-Ching Chung on 21st May 21 |
|---|
根據不同的期刊，可能還有其他流程要走。例如，本次投稿的Scientific Data就還要處理Metadata。
 |
| Scientific Data的Metadat處理完成信件節錄。 |
全部的前置作業完成後，出版社才會把論文往出版流程推進。一個非常保守的作法。
2021-06-19 星期六，"Article Proof"的信件寄來了，需要在2個工作天內把文章檢查完畢。
2021-06-20 星期日，文章經過檢查後，按"Submit"送出。
 |
| Scientific Data的"Proofs for your article in Scientific Data"信件節錄。紅色框框處，標示出"within 2 working days"，請作者在2個工作天內把文章檢查完畢。 |
在線上Proof reading系統中，出版社針對肺炎的狀況，給予作者時間上的彈性。
 |
| Scientific Data的線上Proof reading系統。 |
2021-06-29 星期二，"Publication of Your Nature Portfolio Paper"的信件寄來了，通知作者文章內容已處理完成，以及正式上線的日期為2021-07-02。
連上線時間也詳細提供
10:00 London time (BST) / 05:00 US Eastern time
18:00 Japanese time / 19:00 Australian Eastern Time
換成台灣時間，就是下午5點(17:00)。
 |
| Scientific Data的"Publication of Your Nature Portfolio Paper"信件節錄。通知文章正式上線的時間(2nd July 2021)，以及很多的宣傳細節。 |
2021-07-02 星期五，下午7點(19:00)左右上線。
 |
| 論文於Sci. Data官網上的截圖。右上角有個可免費下載(Download)的按鈕。歡迎下載歐! ^_^ |
要到這一步才算完成!
上網就可看到文章了!
歡迎下載! ^_^
PS: 這個期刊只有電子版，沒有紙本版，因此不會講紙本何時發刊。
文章處理費Article Processing Charge (APC)
由於本文刊載在Open Access的期刊上，開放網友自由免費下載，但作者得支付2000多美元(折合台幣近60000元)的文章處理費Article Processing Charge (APC)。
獻慶已支付完畢，期待未來有乾爹、乾媽支援。^_^
關於期刊Scientific Data
Scientific Data是Nature出版集團旗下的一個期刊，主要目的為分享研究資料或實驗數據供研究者使用，自2014年創刊。
Scientific Data官網: https://www.nature.com/sdata/
關於Scientific Data這個期刊的水準，以下提供一些數據做為參考。
由Journal Citation Reports的資料看來，Scientific Data在2019年的Impact factor為5.541，且在Multidisciplinary Sciences這個領域中，屬於第一級(Q1)期刊。自2016年有數據以來，皆在保持在Q1。
由CiteScore的資料看來，Scientific Data在2020年的CiteScore為8.9。且在許多領域的排名都相當前面。在(1) Education, (2) Statistics and Probability, (3) Statistics, Probability and Uncertainty這三個領域都是在前2%的級距 (98th Percentile)。
Journal Citation Reports相關資料
從Journal Citation Reports中，可看到更多關於Scientific Data的統計資料。
以下數據及圖表引用自Journal Citation Reports，目前的數據都是截至2019年度。
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| Journal Citation Reports上面的Scientific Data基本資料。 |
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| 2019年的Impact factor為5.541。 |
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| 自2016年起，各年度的基本數據。 |
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| 2019年的各項關鍵指標。 |
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| 2019年僅發表357篇文章。 |
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| Scientific Data在Multidisciplinary Sciences這個領域中，屬於第一級(Q1)期刊。從表上可看到自2016年有數據以來，皆在Q1。 |
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| 表上列出文章主要由那些國家或組織所提供。 |
CiteScore相關資料
從Journal Citation Reports中，可看到更多關於Scientific Data的統計資料。
以下數據及圖表引用自Journal Citation Reports，目前的數據都是截至2020年度。
CiteScore 為期刊評價的衡量指標之一，是正在發展的研究評價指標體系的一部分，能幫助使用者衡量期刊、叢書、會議論文與商業雜誌的引用影響力。在現今 "正確使用研究評價指標，並與同儕審查的結合" 前提下，使用多重指標能為研究決策者提供多種視角，更重要的是能夠提高決策的品質與效率。
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| CiteScore上面的Scientific Data基本資料。 |
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| Scientific Data在2020年的CiteScore為8.9。 |
CiteScore Rank 將相同類型與相同學科領域的出版物以 CiteScore 排名，並提供其百分位數。使研究者能快速有效的得到學科領域排名資訊，並找到領域內優質期刊。
由CiteScore Rank可看到，Scientific Data在許多領域的排名都相當前面。在(1) Education, (2) Statistics and Probability, (3) Statistics, Probability and Uncertainty這三個領域都是在前2%的級距 (98th Percentile)。
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| Scientific Data於各領域在2020年的CiteScore rank。 |
較詳細的CiteScore rank資料放在下面。另外，每張圖右邊的小圖提供CiteScore trend ，整理出期刊過去五年的引用表現，並用圖像化的方式幫助研究者來快速有效的判斷及辨識期刊現在的 CiteScore 及過去五年內的期刊表現。
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| CiteScore rank - Education。Scientific Data在該領域的1319個期刊中，排名第16，屬於前2%的級距 (98th percentile)。 |
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| CiteScore rank - Statistics and Probability。Scientific Data在該領域的239個期刊中，排名第4，屬於前2%的級距 (98th percentile)。 |
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| CiteScore rank - Statistics, Probability and Uncertainty。Scientific Data在該領域的152個期刊中，排名第3，屬於前2%的級距 (98th percentile)。 |
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| CiteScore rank - Library and Information Sciences。Scientific Data在該領域的235個期刊中，排名第7，屬於前3%的級距 (97th percentile)。 |
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| CiteScore rank - Information System。Scientific Data在該領域的329個期刊中，排名第27，屬於前9%的級距 (91th percentile)。 |
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| CiteScore rank - Computer Science Applications。Scientific Data在該領域的693個期刊中，排名第58，屬於前9%的級距 (91th percentile)。 |
文章哪裡找
正式版
正式版發表於期刊Scientific Data。是Nature出版集團旗下的一個期刊。
詳細地說是: Sci. Data 8, 165 (2021)
由於這篇文章的下載權限是Open Access，各位可歡樂地免費下載，不用擔心那動輒30到50美金的購買費。
免費的代價是獻慶已經先支出了2000多美金的文章處理費Article Processing Charge (APC)。
PS:
出版社還提供分享用的連結，可以直接進入PDF觀看，歡迎使用。
初稿版
初稿版可於engrXiv找到:
這部分也是免費的，可以直接下載。
建議還是下載正式版，畢竟有太多內容在審稿流程時修改過了。
補充討論 - 何時會進ISI Web of Science?
文章上線後，並沒有辦法馬上從ISI Web of Science資料庫中查到。因為資料庫的更新並不是即時的。
經過不嚴格測試，該文章在2021-07-30時，可在ISI Web of Science查到。而文章發表日為2021-07-02，這中間仍有段時間落差。
(FB link 1: https://www.facebook.com/hsienching.chung/posts/4547744931905107 )
(FB link 2: https://www.facebook.com/hsienching.chung/posts/4566830936663173 )
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Charge and discharge profiles of repurposed LiFePO4 batteries based on the UL 1974 standard https://t.co/zv7E8EiKql
— Battery Papers (@BatteryPapers) July 2, 2021
GOOD! ^_^
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