如何有效的提高電池的使用壽命？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-30 11:32
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如果手機(jī)電池制造商能夠預(yù)先判斷出哪些電池至少可以連續(xù)使用兩年，那么他們就能把這些電池賣(mài)給手機(jī)制造商，而把剩下的賣(mài)給要求不那么高的設(shè)備商。新的研究表明電池生產(chǎn)商可以做到這一點(diǎn)。這項(xiàng)技術(shù)不僅可以用來(lái)對(duì)制造出來(lái)的電池進(jìn)行分類(lèi)，還可以幫助新的電池設(shè)計(jì)更快地進(jìn)入市場(chǎng)。
斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院和豐田研究所的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，綜合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和人工智能揭示了在鋰離子電池容量開(kāi)始衰減之前準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其使用壽命的關(guān)鍵。在研究人員用數(shù)億個(gè)電池充放電數(shù)據(jù)點(diǎn)訓(xùn)練了他們的機(jī)器學(xué)習(xí)模型之后，該算法根據(jù)電壓下降和早期循環(huán)中的一些其他因素，預(yù)測(cè)了每個(gè)電池還能持續(xù)多少個(gè)周期。
該算法僅根據(jù)前五個(gè)充放電周期就可以將電池區(qū)分出長(zhǎng)壽命和短壽命。在這里，95%的預(yù)測(cè)都是正確的。
這一機(jī)器學(xué)習(xí)方法發(fā)表在3月25日的《自然能源》(NatureEnergy)雜志上，它可以加速新電池的設(shè)計(jì)與研發(fā)，減少生產(chǎn)時(shí)間和成本，以及其他應(yīng)用。研究人員已經(jīng)公開(kāi)了該數(shù)據(jù)集——是同類(lèi)數(shù)據(jù)中最大的。
測(cè)試新電池設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)方法是對(duì)電池進(jìn)行充放電，直到電池失效為止。斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程博士研究生PeterAttia說(shuō)，由于電池的壽命很長(zhǎng)，這個(gè)過(guò)程可能需要數(shù)月甚至數(shù)年的時(shí)間。這是電池研究中一個(gè)昂貴的瓶頸。
這項(xiàng)工作是在電池?cái)?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中心(Centerfordata-drivenDesignofBatteries)進(jìn)行的，該中心是一個(gè)集理論、實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)科學(xué)于一體的學(xué)術(shù)與工業(yè)合作機(jī)構(gòu)。斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程助理教授WilliamChueh帶領(lǐng)的研究人員進(jìn)行了電池實(shí)驗(yàn)。MITs團(tuán)隊(duì)由化學(xué)工程學(xué)教授理查德·布拉茨(RichardBraatz)領(lǐng)導(dǎo)，完成了機(jī)器學(xué)習(xí)工作?？死锼雇?middot;塞弗森(KristenSeverson)是這項(xiàng)研究的聯(lián)合首席作者，去年春天在麻省理工學(xué)院(MIT)完成了化學(xué)工程博士學(xué)位。
優(yōu)化快速充電
研究報(bào)告的作者之一、豐田研究院(ToyotaResearchInstitute)的科學(xué)家帕特里克(PatrickHerring)說(shuō)：“在這項(xiàng)工作中，我們將最耗時(shí)的步驟之一——電池測(cè)試——減少了一個(gè)數(shù)量級(jí)。”
可能的用途
Attia說(shuō)，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，考慮到材料的快速發(fā)展，這一點(diǎn)尤為重要。通過(guò)這種快速分選技術(shù)，壽命較短的電動(dòng)汽車(chē)電池——對(duì)汽車(chē)來(lái)說(shuō)太短了——可以被用來(lái)為路燈供電或作為數(shù)據(jù)中心的備用電池?；厥照呖梢詮氖褂眠^(guò)的電動(dòng)汽車(chē)電池組中找到適合的電池，這些電池的容量足夠拿來(lái)做梯次利用。
另一種可能性是優(yōu)化電池制造。Attia說(shuō)，制造電池的最后一步是成型，這可能需要幾天到幾周的時(shí)間。使用我們的方法可以大大縮短這一過(guò)程，降低生產(chǎn)成本。
研究人員現(xiàn)在正在使用他們的模型優(yōu)化10分鐘內(nèi)的高速充電方式，他們說(shuō)這將使電池充電時(shí)間減少超過(guò)10倍。
斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院和豐田研究所的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，綜合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和人工智能揭示了在鋰離子電池容量開(kāi)始衰減之前準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其使用壽命的關(guān)鍵。在研究人員用數(shù)億個(gè)電池充放電數(shù)據(jù)點(diǎn)訓(xùn)練了他們的機(jī)器學(xué)習(xí)模型之后，該算法根據(jù)電壓下降和早期循環(huán)中的一些其他因素，預(yù)測(cè)了每個(gè)電池還能持續(xù)多少個(gè)周期。
該算法僅根據(jù)前五個(gè)充放電周期就可以將電池區(qū)分出長(zhǎng)壽命和短壽命。在這里，95%的預(yù)測(cè)都是正確的。
這一機(jī)器學(xué)習(xí)方法發(fā)表在3月25日的《自然能源》(NatureEnergy)雜志上，它可以加速新電池的設(shè)計(jì)與研發(fā)，減少生產(chǎn)時(shí)間和成本，以及其他應(yīng)用。研究人員已經(jīng)公開(kāi)了該數(shù)據(jù)集——是同類(lèi)數(shù)據(jù)中最大的。
測(cè)試新電池設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)方法是對(duì)電池進(jìn)行充放電，直到電池失效為止。斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程博士研究生PeterAttia說(shuō)，由于電池的壽命很長(zhǎng)，這個(gè)過(guò)程可能需要數(shù)月甚至數(shù)年的時(shí)間。這是電池研究中一個(gè)昂貴的瓶頸。
這項(xiàng)工作是在電池?cái)?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中心(Centerfordata-drivenDesignofBatteries)進(jìn)行的，該中心是一個(gè)集理論、實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)科學(xué)于一體的學(xué)術(shù)與工業(yè)合作機(jī)構(gòu)。斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程助理教授WilliamChueh帶領(lǐng)的研究人員進(jìn)行了電池實(shí)驗(yàn)。MITs團(tuán)隊(duì)由化學(xué)工程學(xué)教授理查德·布拉茨(RichardBraatz)領(lǐng)導(dǎo)，完成了機(jī)器學(xué)習(xí)工作?？死锼雇?middot;塞弗森(KristenSeverson)是這項(xiàng)研究的聯(lián)合首席作者，去年春天在麻省理工學(xué)院(MIT)完成了化學(xué)工程博士學(xué)位。
優(yōu)化快速充電
研究報(bào)告的作者之一、豐田研究院(ToyotaResearchInstitute)的科學(xué)家帕特里克(PatrickHerring)說(shuō)：“在這項(xiàng)工作中，我們將最耗時(shí)的步驟之一——電池測(cè)試——減少了一個(gè)數(shù)量級(jí)。”
可能的用途
Attia說(shuō)，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，考慮到材料的快速發(fā)展，這一點(diǎn)尤為重要。通過(guò)這種快速分選技術(shù)，壽命較短的電動(dòng)汽車(chē)電池——對(duì)汽車(chē)來(lái)說(shuō)太短了——可以被用來(lái)為路燈供電或作為數(shù)據(jù)中心的備用電池?；厥照呖梢詮氖褂眠^(guò)的電動(dòng)汽車(chē)電池組中找到適合的電池，這些電池的容量足夠拿來(lái)做梯次利用。
另一種可能性是優(yōu)化電池制造。Attia說(shuō)，制造電池的最后一步是成型，這可能需要幾天到幾周的時(shí)間。使用我們的方法可以大大縮短這一過(guò)程，降低生產(chǎn)成本。
研究人員現(xiàn)在正在使用他們的模型優(yōu)化10分鐘內(nèi)的高速充電方式，他們說(shuō)這將使電池充電時(shí)間減少超過(guò)10倍。
