預(yù)測(cè)鋰離子電池的健康狀況和剩余使用壽命是限制電動(dòng)汽車廣泛使用的一大難題。隨著時(shí)間的推移，電池性能會(huì)通過一系列復(fù)雜的精細(xì)化學(xué)過程而下降。單獨(dú)來看，這些過程對(duì)電池性能沒有太大的影響，但合在一起，它們會(huì)嚴(yán)重縮短電池的性能和壽命。

 

來自劍橋大學(xué)和紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了一種新的方法，通過向電池發(fā)送電脈沖并測(cè)量其響應(yīng)來監(jiān)測(cè)電池。然后，他們利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以預(yù)測(cè)電池的健康狀況和使用壽命。

 

“安全性和可靠性是最重要的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槲覀冮_發(fā)的電池可以在一個(gè)小空間里儲(chǔ)存大量能量，”劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的阿爾法·李博士（Dr． Alpha Lee）說，”通過改進(jìn)監(jiān)測(cè)充放電的軟件，并使用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)軟件來控制充電過程，我相信我們可以大大改善電池性能。”

 

研究人員設(shè)計(jì)了一種通過向電池發(fā)送電脈沖并測(cè)量其反應(yīng)來監(jiān)測(cè)電池的方法。然后使用一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型來識(shí)別電反應(yīng)的具體特征，這些特征是電池老化的信號(hào)。

 

研究人員進(jìn)行了超過20000次的實(shí)驗(yàn)測(cè)量來訓(xùn)練模型。重要的是，該模型學(xué)會(huì)了如何從無關(guān)的噪聲中區(qū)分重要的信號(hào)。他們的方法是無創(chuàng)的，是一個(gè)簡(jiǎn)單的附加系統(tǒng)。

 

研究人員還發(fā)現(xiàn)，機(jī)器學(xué)習(xí)模型可以為退化的物理機(jī)制提供線索。該模型可以告知哪些電信號(hào)與老化最相關(guān)，進(jìn)而允許他們?cè)O(shè)計(jì)特定的實(shí)驗(yàn)來探究電池退化的原因和方式。

 

“機(jī)器學(xué)習(xí)是對(duì)物理理解的補(bǔ)充和增強(qiáng)，”第一作者之一、同樣來自卡文迪什實(shí)驗(yàn)室的張?jiān)苽ゲ┦浚―r． Yunwei Zhang）說。“我們的機(jī)器學(xué)習(xí)模型識(shí)別出的可解釋信號(hào)是未來理論和實(shí)驗(yàn)研究的起點(diǎn)。”

 

該研究結(jié)果發(fā)表在《自然通訊》雜志上。