AI可以對電池進(jìn)行分類

基于僅在幾個(gè)早期充電和放電循環(huán)中測量的因素，可以使用新的機(jī)器學(xué)習(xí)過程來預(yù)測鋰離子電池循環(huán)壽命。雖然商業(yè)鋰離子電池生產(chǎn)是一種高度自動(dòng)化的過程，但是從裝配線上下來的產(chǎn)品仍然存在顯著的變化。通常，鋰離子電池的容量在急劇下降之前會(huì)穩(wěn)定一段時(shí)間。減少發(fā)生的點(diǎn)變化很大。預(yù)測哪些電池將持續(xù)時(shí)間最長是有問題的但如果制造商能夠確定哪些電池將持續(xù)時(shí)間最長，他們可以將這些電池發(fā)送到更關(guān)鍵的應(yīng)用(例如手機(jī))，并將其余電池用于要求較低的設(shè)備。

現(xiàn)在斯坦福大學(xué)，麻省理工學(xué)院和豐田研究所的科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出一種技術(shù)，使用人工智能(AI)和機(jī)器學(xué)習(xí)過程來預(yù)測每個(gè)電池可以持續(xù)的循環(huán)次數(shù)，基于電壓下降和一些其他因素在早期的周期中。根據(jù)斯坦福大學(xué)新聞稿提供的信息，機(jī)器學(xué)習(xí)方法也可用于加速新電池設(shè)計(jì)的研究和開發(fā)。

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“測試新電池設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)方法是對電池充電和放電，直到它們發(fā)生故障。由于電池使用壽命長，這個(gè)過程可能需要數(shù)月甚至數(shù)年，“斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程博士候選人Peter Attia研究的共同主要作者說。“這是電池研究中的一個(gè)昂貴的瓶頸。”

根據(jù)新聞稿，“在研究人員用幾億個(gè)電池充電和放電數(shù)據(jù)點(diǎn)訓(xùn)練他們的機(jī)器學(xué)習(xí)模型后，該算法根據(jù)電壓下降和其他一些因素預(yù)測每個(gè)電池可以持續(xù)多少個(gè)周期。早期的周期。“

算法所做的預(yù)測在細(xì)胞實(shí)際達(dá)到的循環(huán)次數(shù)的9%以內(nèi)。該算法能夠根據(jù)前五個(gè)充電/放電周期將電池分類為長壽命或短壽命，并且預(yù)測在95%的時(shí)間內(nèi)都是正確的。研究人員已經(jīng)將數(shù)據(jù)集 - 這是同類中最大的數(shù)據(jù)集 - 公開發(fā)布。

許多潛在的應(yīng)用

斯坦福大學(xué)的新聞稿稱，“新方法有許多潛在的應(yīng)用。例如，它可以縮短驗(yàn)證新型電池的時(shí)間，這對于材料的快速發(fā)展尤為重要。通過分選技術(shù)，確定具有短壽命的電動(dòng)車輛電池 - 對于汽車來說太短 - 可以用來代替為街燈或備份數(shù)據(jù)中心供電。回收商可以從二手電動(dòng)車電池組中找到電池，剩余容量可以用于第二次生命。“

麻省理工學(xué)院的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)由化學(xué)工程教授Richard Braatz領(lǐng)導(dǎo)，他的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)機(jī)器學(xué)習(xí)工作。“計(jì)算能力和數(shù)據(jù)生成的進(jìn)步最近使機(jī)器學(xué)習(xí)能夠加速各種任務(wù)的進(jìn)展。這些包括材料特性的預(yù)測，“Braatz說。“我們的結(jié)果顯示了我們?nèi)绾文軌蝾A(yù)測未來復(fù)雜系統(tǒng)的行為。”

另一種可能性是優(yōu)化電池制造。“制造電池的最后一步被稱為'形成'，可能需要數(shù)天到數(shù)周，”Attia說。“使用我們的方法可以顯著縮短這一點(diǎn)并降低生產(chǎn)成本。”

在形成期間，電池單元必須經(jīng)過至少一個(gè)精確控制的充電和放電循環(huán)，該循環(huán)用于激活工作材料。代替使用典型的正常恒定電流 - 恒定電壓充電曲線，在形成期間，充電開始于低電壓，其逐漸累積。該過程用于在電池陽極上產(chǎn)生SEI(固體電解質(zhì)界面)。

收集并記錄容量和阻抗等數(shù)據(jù)，以便在形成階段進(jìn)行質(zhì)量分析，并給出制造過程是否受控制的一些指示。它還應(yīng)該能夠剔除預(yù)期在其生命早期失敗的細(xì)胞。

使用新數(shù)據(jù)集和AI推進(jìn)電池測試是一大步。“對于電池開發(fā)所花費(fèi)的所有時(shí)間和金錢來說，進(jìn)步仍然是幾十年來的進(jìn)步，”豐田研究所的科學(xué)家帕特里克赫林說，他是研究團(tuán)隊(duì)的一員。“在這項(xiàng)工作中，我們正在減少一個(gè)最耗時(shí)的步驟 - 電池測試 - 一個(gè)數(shù)量級(jí)。”

高級(jí)編輯凱文克萊門斯30多年來一直在撰寫有關(guān)能源，汽車和交通主題的文章。他擁有材料工程和環(huán)境教育碩士學(xué)位以及機(jī)械工程博士學(xué)位，專攻空氣動(dòng)力學(xué)。他在他的工作室里建立了幾個(gè)關(guān)于電動(dòng)摩托車的世界陸地速度記錄。