研究顯示，普通鋰離子電池之所以發(fā)生爆炸的重要原因之一，就是由于傳統鋰電池的電解液為有機液體，在不太高的溫度下就能發(fā)生副反應，產(chǎn)生氣體，膨脹后引起爆炸。針對這一情況，來(lái)自美國斯坦福大學(xué)的研究人員使用人工智能和機器學(xué)習的辦法，找到了約21種固體的電解質(zhì)材料，有希望徹底解決這一問(wèn)題。
據了解，日前該團隊將他們的研究成果發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》雜志上。文章顯示，科學(xué)家們并沒(méi)有使用傳統的隨機測試個(gè)別化合物的方法來(lái)尋找新的固體電解質(zhì)材料，而是使用了人工智能和機器學(xué)習，通過(guò)實(shí)驗數據構造預測模型。他們訓練了一種計算機算法，基于現有的數據，去學(xué)習如何辨認化合物的好壞。這個(gè)過(guò)程和人臉識別算法，在觀(guān)察幾個(gè)范例后，去辨認人臉的過(guò)程很類(lèi)似。
人工智能助力鋰電池技術(shù)，電池不再爆炸？
論文的第一作者、研究的帶頭人、應用物理學(xué)博士研究生Austin Sendek表示：“現有的含有鋰元素的化合物數量是數以萬(wàn)計的，絕大多數是未經(jīng)測試的。其中的一些可能是性能優(yōu)異的導體。我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)計算模型，對于我們現有的有限數據進(jìn)行學(xué)習，從大規模的數據庫中，篩選出合適的材料。這種篩選方法的速度是現有篩選方法的百萬(wàn)倍。”
為了設計這個(gè)模型，Austin Sendek花費了差不多兩年時(shí)間，搜集了關(guān)于含有鋰元素的固體化合物的幾乎所有科學(xué)數據，然后通過(guò)這些數據對待選固體化合物的穩定性、成本、豐富度、鋰離子的導電性等諸多理化屬性進(jìn)行了評測，最終篩選出了21種最合適的固體電解質(zhì)材料。
Austin Sendek表示：“我們篩選了超過(guò)12,000種含有鋰元素的化合物，最終找到了21種作為固體電極的理想材料。篩選只需要花費幾分鐘。我絕大多數的時(shí)間，實(shí)際上是用于搜集和管理所有的數據，開(kāi)發(fā)對于預測模型更可靠的度量機制。”
研究人員未來(lái)計劃在實(shí)驗室環(huán)境下測試這21種材料，進(jìn)一步確認它們是否是現實(shí)情況下的最佳選擇。
對于這項研究的意義和未來(lái)，論文的另一位作者，材料科學(xué)和工程專(zhuān)業(yè)的助理教授Evan Reed表示：“我們的方案能夠處理關(guān)于材料的許多問(wèn)題，有助于增加這個(gè)領(lǐng)域的研究投資效果。隨著(zhù)現實(shí)世界中數據量的增長(cháng)和計算機性能的提高，我們的創(chuàng )新能力將以指數方式增加。無(wú)論是鋰電池、燃料電池還是其他的各種電池，這個(gè)領(lǐng)域的研究都具有重大的意義。”
