Iedomājieties, ka ekstrasenss jūsu vecākiem pasaka dienā, kad jūs piedzimāt, cik ilgi jūs dzīvosit.Līdzīga pieredze ir iespējama akumulatoru ķīmiķiem, kuri izmanto jaunus skaitļošanas modeļus, lai aprēķinātu akumulatora darbības laiku, pamatojoties tikai uz vienu eksperimentālo datu ciklu.

Jaunā pētījumā ASV Enerģētikas departamenta (DOE) Argonnes Nacionālās laboratorijas pētnieki ir pievērsušies mašīnmācības jaudai, lai prognozētu dažādu akumulatoru ķīmijas veidu kalpošanas laiku.Izmantojot eksperimentālos datus, kas iegūti Argonnē no 300 akumulatoru komplekta, kas pārstāv sešas dažādas akumulatoru ķīmijas, zinātnieki var precīzi noteikt, cik ilgi dažādas baterijas turpinās darboties.

Argonne pētnieki ir izmantojuši mašīnmācīšanās modeļus, lai prognozētu akumulatora cikla darbības laiku plašam dažādu ķīmisko vielu klāstam.(Attēls no Shutterstock/Sealstep.)

Mašīnmācīšanās algoritmā zinātnieki apmāca datorprogrammu, lai izdarītu secinājumus par sākotnējo datu kopu, un pēc tam izmanto to, ko tā ir iemācījusies, lai pieņemtu lēmumus par citu datu kopu.

"Katram dažāda veida akumulatoru lietojumam, sākot no mobilajiem tālruņiem līdz elektriskajiem transportlīdzekļiem līdz tīkla uzglabāšanai, akumulatora darbības laiks ir ļoti svarīgs katram patērētājam," sacīja pētījuma autors Argonne skaitļošanas zinātnieks Noa Polsons.“Tūkstošiem reižu jāciklē akumulators, līdz tas sabojājas, var aizņemt vairākus gadus;mūsu metode rada sava veida skaitļošanas pārbaudes virtuvi, kurā mēs varam ātri noteikt dažādu bateriju darbību.

"Šobrīd vienīgais veids, kā novērtēt akumulatora jaudas samazināšanos, ir faktiski darbināt akumulatoru," piebilda Argonnes elektroķīmiķe Sjūzena "Sjū" Babineka, cita pētījuma autore."Tas ir ļoti dārgi un prasa ilgu laiku."

Pēc Paulsona teiktā, akumulatora darbības laika noteikšanas process var būt sarežģīts."Patiesība ir tāda, ka akumulatori nekalpo mūžīgi, un to darbības ilgums ir atkarīgs no tā, kā mēs tos lietojam, kā arī no to dizaina un ķīmiskās īpašības," viņš teica.“Līdz šim tiešām nav bijis lielisks veids, kā uzzināt, cik ilgi akumulators darbosies.Cilvēki vēlēsies uzzināt, cik ilgs laiks viņiem ir, līdz būs jātērē nauda jaunam akumulatoram.

Viens unikāls pētījuma aspekts ir tas, ka tas balstījās uz plašu eksperimentālo darbu, kas veikts Argonne ar dažādiem akumulatora katoda materiāliem, īpaši Argonne patentēto niķeļa-mangāna-kobalta (NMC) katodu."Mums bija baterijas, kas pārstāvēja dažādas ķīmijas, kurām ir dažādi veidi, kā tās sabojājas un sabojājas," sacīja Polsons."Šī pētījuma vērtība ir tāda, ka tas deva mums signālus, kas raksturīgi dažādu bateriju darbībai."

Turpmākie pētījumi šajā jomā var virzīt litija jonu akumulatoru nākotni, sacīja Paulsons."Viena no lietām, ko mēs varam darīt, ir apmācīt algoritmu zināmai ķīmijai un likt tam prognozēt nezināmu ķīmiju," viņš teica."Būtībā algoritms var palīdzēt mums norādīt uz jaunu un uzlabotu ķīmiju, kas piedāvā ilgāku kalpošanas laiku."

Tādā veidā Paulsons uzskata, ka mašīnmācīšanās algoritms varētu paātrināt akumulatoru materiālu izstrādi un testēšanu.“Pieņemsim, ka jums ir jauns materiāls, un jūs to pārslēdzat dažas reizes.Jūs varētu izmantot mūsu algoritmu, lai prognozētu tā ilgmūžību, un pēc tam pieņemt lēmumus par to, vai vēlaties turpināt eksperimentāli vai nē.

"Ja esat pētnieks laboratorijā, varat atklāt un pārbaudīt daudz vairāk materiālu īsākā laikā, jo jums ir ātrāks veids, kā tos novērtēt," piebilda Babinec.

Papīrs, kas balstīts uz pētījumu, "Mašīnmācības funkciju inženierija ļāva agrīni prognozēt akumulatora darbības laiku”, parādījās 25. februāra tiešsaistes izdevumā Journal of Power Sources.

Papildus Paulsonam un Babinekam, citi darba autori ir Argonnes Džozefs Kubals, Logans Vards, Saurabs Saksena un Venkvans Lu.

Pētījums tika finansēts no Argonnes laboratorijas vadītās pētniecības un attīstības (LDRD) dotācijas.