Tasavvur qiling-a, siz tug'ilgan kuni ota-onangizga qancha umr ko'rishingizni aytib turgan bir ruhshunos. Shunga o'xshash tajriba batareya kimyogarlari uchun ham mumkin, ular batareyaning ishlash muddatini bitta eksperimental ma'lumotlar sikliga asoslanib hisoblash uchun yangi hisoblash modellaridan foydalanmoqdalar.

AQSh Energetika Departamentining (DOE) Argonne milliy laboratoriyasi tadqiqotchilari yangi tadqiqotda turli xil batareya kimyoviy moddalarining ishlash muddatini bashorat qilish uchun mashinani o'rganish kuchiga murojaat qilishdi. Argonne shahrida oltita turli batareya kimyoviy moddalarini ifodalovchi 300 ta batareya to'plamidan to'plangan eksperimental ma'lumotlardan foydalanib, olimlar turli batareyalar qancha vaqt ishlashini aniq aniqlashlari mumkin.

Argonne tadqiqotchilari turli xil kimyoviy moddalar uchun batareyaning ishlash muddatini bashorat qilish uchun mashinani o'rganish modellaridan foydalanishdi. (Shutterstock/Sealstep tomonidan olingan rasm.)

Mashinani o'rganish algoritmida olimlar kompyuter dasturini dastlabki ma'lumotlar to'plami bo'yicha xulosalar chiqarishga o'rgatishadi va keyin ushbu mashg'ulotdan o'rganganlarini boshqa ma'lumotlar to'plami bo'yicha qaror qabul qilish uchun olishadi.

“Uyali telefonlardan tortib elektr transport vositalarigacha va elektr energiyasini saqlashgacha boʻlgan har qanday turdagi batareya qoʻllanilishi uchun batareyaning ishlash muddati har bir isteʼmolchi uchun juda muhimdir”, dedi tadqiqot muallifi, Argonne hisoblash olimi Noah Paulson. “Batareyani ishdan chiqquncha minglab marta aylantirishga toʻgʻri kelishi yillar talab qilishi mumkin; bizning usulimiz turli batareyalar qanday ishlashini tezda aniqlashimiz mumkin boʻlgan hisoblash sinov oshxonasini yaratadi.”

"Hozirda batareyaning sig'imi qanday pasayishini baholashning yagona yo'li - batareyani aslida sikl bilan qayta ishlash", deb qo'shimcha qildi tadqiqotning yana bir muallifi, Argonne elektrokimyogari Syuzan "Syu" Babinets. "Bu juda qimmat va uzoq vaqt talab etadi."

Paulsonning so'zlariga ko'ra, batareyaning ishlash muddatini belgilash jarayoni murakkab bo'lishi mumkin. "Haqiqat shundaki, batareyalar abadiy ishlamaydi va ularning ishlash muddati biz ulardan qanday foydalanishimizga, shuningdek, ularning dizayni va kimyosiga bog'liq", dedi u. "Hozirgacha batareya qancha vaqt ishlashini bilishning yaxshi usuli yo'q edi. Odamlar yangi batareyaga pul sarflashlari kerak bo'lguncha qancha vaqtlari borligini bilishni xohlashadi."

Tadqiqotning o'ziga xos jihatlaridan biri shundaki, u Argonne kompaniyasida turli xil batareya katod materiallari, ayniqsa Argonne kompaniyasining patentlangan nikel-marganets-kobalt (NMC) asosidagi katod bo'yicha olib borilgan keng ko'lamli eksperimental ishlarga tayandi. "Bizda turli xil kimyoviy moddalarni ifodalovchi, parchalanish va ishdan chiqishning turli usullariga ega batareyalar bor edi", dedi Paulson. "Ushbu tadqiqotning qiymati shundaki, u bizga turli batareyalarning ishlashiga xos bo'lgan signallarni berdi."

Paulsonning so'zlariga ko'ra, bu sohada keyingi tadqiqotlar lityum-ion batareyalarning kelajagini belgilash salohiyatiga ega. "Biz qila oladigan narsalardan biri bu algoritmni ma'lum kimyo bo'yicha o'qitish va unga noma'lum kimyo bo'yicha bashorat qilish imkonini berishdir", dedi u. "Asosan, algoritm bizni uzoqroq umr ko'rishni taklif qiladigan yangi va takomillashtirilgan kimyo yo'nalishiga yo'naltirishga yordam berishi mumkin."

Shu tarzda, Paulson mashinani o'rganish algoritmi batareya materiallarini ishlab chiqish va sinovdan o'tkazishni tezlashtirishi mumkinligiga ishonadi. "Aytaylik, sizda yangi material bor va uni bir necha marta sikl qilasiz. Siz bizning algoritmimizdan uning uzoq umr ko'rishini bashorat qilish uchun foydalanishingiz va keyin uni eksperimental ravishda sikl qilishni davom ettirish yoki qilmaslik to'g'risida qaror qabul qilishingiz mumkin."

"Agar siz laboratoriyada tadqiqotchi bo'lsangiz, ularni tezroq baholash usuliga ega bo'lganingiz uchun qisqa vaqt ichida ko'proq materiallarni kashf etishingiz va sinab ko'rishingiz mumkin", deb qo'shimcha qildi Babinec.

Tadqiqotga asoslangan maqola, "Mashinani o'rganish uchun xususiyatlar muhandisligi batareyaning ishlash muddatini erta bashorat qilish imkonini berdi", deb yozgan maqola Journal of Power Sources jurnalining 25-fevraldagi onlayn nashrida chop etilgan.

Paulson va Babinecdan tashqari, maqolaning boshqa mualliflari orasida Argonnelik Jozef Kubal, Logan Ward, Saurabh Saxena va Wenquan Lu bor.

Tadqiqot Argonne laboratoriyasi tomonidan boshqariladigan tadqiqot va ishlanmalar (LDRD) granti hisobidan moliyalashtirildi.