Ímyndaðu þér að sálfræðingur segi foreldrum þínum, daginn sem þú fæddist, hversu lengi þú myndir lifa.Svipuð reynsla er möguleg fyrir rafhlöðuefnafræðinga sem nota ný reiknilíkön til að reikna út líftíma rafhlöðunnar byggt á eins litlu og einni lotu af tilraunagögnum.

Í nýrri rannsókn hafa vísindamenn við bandaríska orkumálaráðuneytið (DOE) Argonne National Laboratory snúið sér að krafti vélanáms til að spá fyrir um líftíma margs konar mismunandi rafhlöðuefnafræði.Með því að nota tilraunagögn sem safnað var í Argonne úr setti af 300 rafhlöðum sem tákna sex mismunandi rafhlöðuefnafræði, geta vísindamennirnir nákvæmlega ákvarðað hversu lengi mismunandi rafhlöður munu halda áfram að ganga.

Argonne vísindamenn hafa notað vélanámslíkön til að spá fyrir um endingu rafhlöðunnar fyrir fjölbreytt úrval af mismunandi efnafræði.(Mynd af Shutterstock/Sealstep.)

Í vélrænni reiknirit þjálfa vísindamenn tölvuforrit til að gera ályktanir um upphaflegt safn gagna og taka síðan það sem það hefur lært af þeirri þjálfun til að taka ákvarðanir um annað safn gagna.

„Fyrir hvers kyns rafhlöðunotkun, allt frá farsímum til rafknúinna farartækja til netgeymslu, er endingartími rafhlöðu mikilvægur fyrir alla neytendur,“ sagði Argonne reiknifræðingur Noah Paulson, höfundur rannsóknarinnar.„Að þurfa að hjóla rafhlöðu þúsund sinnum þar til hún bilar getur tekið mörg ár;Aðferðin okkar skapar eins konar tölvuprófunareldhús þar sem við getum fljótt komist að því hvernig mismunandi rafhlöður munu skila árangri.“

„Núna er eina leiðin til að meta hvernig getu rafhlöðunnar dofnar að nota rafhlöðuna í raun og veru,“ bætti Argonne rafefnafræðingurinn Susan „Sue“ Babinec, annar höfundur rannsóknarinnar við.„Þetta er mjög dýrt og það tekur langan tíma.“

Samkvæmt Paulson getur ferlið við að koma á endingartíma rafhlöðunnar verið erfiður.„Staðreyndin er sú að rafhlöður endast ekki að eilífu og hversu lengi þær endast fer eftir því hvernig við notum þær, svo og hönnun þeirra og efnafræði,“ sagði hann.„Hingað til hefur í raun ekki verið góð leið til að vita hversu lengi rafhlaða mun endast.Fólk mun vilja vita hversu langan tíma það hefur þar til það þarf að eyða peningum í nýja rafhlöðu.“

Einn einstakur þáttur rannsóknarinnar er að hún treysti á umfangsmikla tilraunavinnu sem gerð var í Argonne á ýmsum bakskautsefnum fyrir rafhlöður, sérstaklega Argonne's einkaleyfi á nikkel-mangan-kóbalt (NMC)-byggð bakskaut.„Við áttum rafhlöður sem táknuðu mismunandi efnafræði, sem hafa mismunandi leiðir til að þær myndu brotna niður og bila,“ sagði Paulson.„Gildi þessarar rannsóknar er að hún gaf okkur merki sem eru einkennandi fyrir hvernig mismunandi rafhlöður virka.

Frekari rannsókn á þessu sviði hefur tilhneigingu til að leiðbeina framtíð litíumjónarafhlöðu, sagði Paulson.„Eitt af því sem við getum gert er að þjálfa reikniritið á þekktri efnafræði og láta það spá fyrir um óþekkta efnafræði,“ sagði hann.„Í meginatriðum getur reikniritið hjálpað til við að benda okkur í átt að nýjum og bættum efnafræði sem bjóða upp á lengri líftíma.

Á þennan hátt telur Paulson að reikniritið fyrir vélanám gæti flýtt fyrir þróun og prófun rafhlöðuefna.„Segjum að þú sért með nýtt efni og þú hjólar það nokkrum sinnum.Þú gætir notað reikniritið okkar til að spá fyrir um langlífi þess og síðan tekið ákvarðanir um hvort þú viljir halda áfram að hjóla það í tilraunaskyni eða ekki.

„Ef þú ert rannsakandi á rannsóknarstofu geturðu uppgötvað og prófað mörg fleiri efni á styttri tíma vegna þess að þú hefur hraðari leið til að meta þau,“ bætti Babinec við.

Ritgerð byggð á rannsókninni, "Eiginleikatækni fyrir vélanám virkaði snemma spá um endingu rafhlöðunnar“ birtist í netútgáfu Journal of Power Sources 25. febrúar.

Auk Paulson og Babinec eru aðrir höfundar blaðsins Joseph Kubal eftir Argonne, Logan Ward, Saurabh Saxena og Wenquan Lu.

Rannsóknin var styrkt af Argonne Laboratory-Directed Research and Development (LDRD) styrk.