鋰電池何時開始衰退?美研發新模型有望精準預測

作者 | 發布日期 2019 年 03 月 28 日 7:45 | 分類 AI 人工智慧 , 電池 follow us in feedly


通常手機用了一兩年左右,電池蓄電量就會急轉直下,這是因為鋰離子電池存有一定的充放電周期,周期一過電池效能就會下降,但不同的電池、周期也都不一樣,而現在美國科學團隊已運用人工智慧與機器學習研發全新預測模型,除了可精準預測電池何時開始衰退,更能透過蛛絲馬跡分析哪些電池較為長壽。

鋰離子電池常應用在 3C、電動車與儲能系統等領域,可說是目前電池界的領頭羊,這也讓鋰電池開發重要性與日俱增,對此,美國史丹佛大學、麻省理工學院與豐田汽車研究中心 TRI 攜手合作,決定一同加速鋰電池的研究進展。

該團隊指出,精準預測鋰離子電池的使用壽命是開發的一大重點,但不同的電池有不同的衰退機制,不同裝置設備、是否使用快充等實際使用條件也都是變數,這讓科學家與消費者皆無法精確得知若採用快充技術,電池會在什麼時候退化。

就好比團隊收集 124 顆商業化磷酸鐵鋰-石墨電池並加以測試後,發現循環壽命範圍之廣、介於 150 次到 2,300 次。

因此團隊收集數億個電池充放電數據點(data points)來建立機器學習模型,讓演算法可根據電壓下降或是某些早期徵兆預測電池的循環周期,實驗結果也符合科學家的期待,該模型在電池前 100 次充放電循環中就可預測壽命,誤差值則在 9.1%,且在前 5 次循環中就能知道這顆電池是否短命,準確率也已達到 95%,目前團隊也成功建立世上最大的資料庫。

史丹佛大學材料科學與工程博士生兼論文主要作者 Peter Attia 表示,目前電池壽命標準測試方法基本上都要花數月到幾年的時間,得讓電池持續充放電,直到電池的儲電容量見底,是電池研究中最為「昂貴」的挑戰。

所幸隨著科技技術更迭,電腦運算能力和資料生成速度等進展讓機器學期能夠更快地完成各種任務,麻省理工教授 Richard Braatz 表示,新系統已證明其可預測複雜的行為的能力。

而該團隊新模型也有利於科學家研發新型鋰電池,除了有望大幅縮短測試材料、新電池壽命的時間,還可以透過分類技術選出長壽或短命的電池,長壽的電池可以用於電動車,循環壽命較短的電池則能應用在路燈等,且回收廠商也可以透過此技術從二手電池中挖掘出被埋沒的電池。

目前團隊也正在進行進一步測試,希望可在不傷害電池的情況下,10 分鐘內完成電動車充電,假如該實驗進展順利,未來消費者就不用擔心快充技術會傷害自家愛車。

(首圖來源:史丹佛大學影片截圖)