Төрсөн өдөр чинь эцэг эхдээ хэдэн жил амьдрахаа хэлж буй зөн билэгчийг төсөөлөөд үз дээ. Үүнтэй төстэй туршлага нь шинэ тооцооллын загваруудыг ашиглан туршилтын өгөгдлийн ганц мөчлөгт үндэслэн батерейны ашиглалтын хугацааг тооцоолж буй батерейны химичдэд тохиолдож болно.

АНУ-ын Эрчим хүчний яамны (DOE) Аргонн үндэсний лабораторийн судлаачид шинэ судалгаагаар машин сургалтын хүчийг ашиглан янз бүрийн батерейны химийн бодисын ашиглалтын хугацааг урьдчилан таамаглаж байна. Зургаан өөр батерейны химийн бодисыг төлөөлсөн 300 батерейны багцаас Аргонн хотод цуглуулсан туршилтын өгөгдлийг ашиглан эрдэмтэд өөр өөр батерей хэр удаан ажиллахыг нарийн тодорхойлж чадна.

Аргоннийн судлаачид янз бүрийн химийн бодисын батерейны ашиглалтын хугацааг урьдчилан таамаглахын тулд машин сургалтын загваруудыг ашигласан. (Зураг: Shutterstock/Sealstep.)

Машин сургалтын алгоритмд эрдэмтэд компьютерийн програмыг анхны өгөгдлийн багц дээр дүгнэлт хийхэд сургаж, дараа нь уг сургалтаас сурсан зүйлээ ашиглан өөр өгөгдлийн багц дээр шийдвэр гаргадаг.

"Гар утаснаас эхлээд цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, сүлжээний хадгалалт хүртэл бүх төрлийн батерейны хэрэглээний хувьд батерейны ашиглалтын хугацаа нь хэрэглэгч бүрийн хувьд үндсэн ач холбогдолтой" гэж судалгааны зохиогч Аргоннийн тооцооллын эрдэмтэн Ноа Полсон хэлэв. "Батерейг хэдэн мянган удаа эвдрэх хүртэл хэдэн жил шаардагдаж магадгүй; бидний арга нь өөр өөр батерей хэрхэн ажиллахыг хурдан тодорхойлох боломжтой тооцооллын туршилтын гал тогооны нэг төрлийн хэлбэрийг бий болгодог."

"Одоогоор батерейны багтаамж хэрхэн буурч байгааг үнэлэх цорын ганц арга бол батерейг эргэлтийн горимд оруулах явдал юм" гэж судалгааны өөр нэг зохиогч Аргонн электрохимич Сюзан "Сью" Бабинец нэмж хэлэв. "Энэ нь маш үнэтэй бөгөөд удаан хугацаа шаарддаг."

Паулсоны хэлснээр батерейны ашиглалтын хугацааг тогтоох үйл явц нь төвөгтэй байж болно. "Бодит байдал дээр батерей үүрд үргэлжлэхгүй бөгөөд хэр удаан ажиллах нь бидний тэдгээрийг хэрхэн ашиглах, мөн тэдгээрийн загвар, химийн найрлагаас хамаарна" гэж тэр хэлэв. "Одоог хүртэл батерей хэр удаан ажиллахыг мэдэх тийм ч сайн арга байгаагүй. Хүмүүс шинэ батерей худалдаж авахад мөнгө зарцуулах хүртэл хэр удаан ажиллахаа мэдэхийг хүсэх болно."

Судалгааны нэг өвөрмөц тал нь Аргонн хотод янз бүрийн батерейны катодын материалууд, ялангуяа Аргонн компанийн патентлагдсан никель-манган-кобальт (NMC) дээр суурилсан катод дээр хийсэн өргөн хүрээтэй туршилтын ажилд тулгуурласан явдал юм. "Бидэнд өөр өөр химийн шинж чанартай, задрал, эвдрэлийн өөр өөр арга замтай батерейнууд байсан" гэж Паулсон хэлэв. "Энэхүү судалгааны үнэ цэнэ нь бидэнд өөр өөр батерей хэрхэн ажилладагийг харуулсан шинж чанартай дохиог өгсөн явдал юм."

Энэ чиглэлээр цаашид хийх судалгаа нь лити-ион батерейны ирээдүйг чиглүүлэх боломжтой гэж Полсон хэлэв. "Бидний хийж чадах зүйлсийн нэг бол алгоритмыг мэдэгдэж буй химийн найрлага дээр сургаж, үл мэдэгдэх химийн найрлага дээр таамаглал дэвшүүлэх явдал юм" гэж тэр хэлэв. "Үндсэндээ энэхүү алгоритм нь биднийг урт хугацааны ашиглалтын хугацааг санал болгодог шинэ, сайжруулсан химийн чиглэлд чиглүүлэхэд тусалж магадгүй юм."

Ийм байдлаар машин сургалтын алгоритм нь батерейны материалыг хөгжүүлэх, турших ажлыг хурдасгаж чадна гэж Паулсон үзэж байна. "Та шинэ материалтай болсон бөгөөд үүнийгээ хэд хэдэн удаа циклд орууллаа гэж бодъё. Та манай алгоритмыг ашиглан түүний ашиглалтын хугацааг урьдчилан таамаглаж, дараа нь туршилтаар циклд оруулах эсэхээ шийдэж болно."

"Хэрэв та лабораторид судлаач бол тэдгээрийг үнэлэх илүү хурдан аргатай тул богино хугацаанд илүү олон материалыг нээж, туршиж үзэх боломжтой" гэж Бабинец нэмж хэлэв.

Судалгаанд үндэслэсэн өгүүлэл, "Машин сургалтын онцлог инженерчлэл нь батерейны ашиглалтын хугацааг эрт урьдчилан таамаглах боломжийг олгосон” гэсэн нийтлэл нь 2-р сарын 25-ны өдрийн Journal of Power Sources онлайн дугаарт нийтлэгджээ.

Полсон, Бабинец нараас гадна уг өгүүллийн бусад зохиогчдод Аргонны Жозеф Кубал, Логан Уорд, Саурабх Саксена, Вэньцуан Лу нар багтжээ.

Энэхүү судалгааг Аргонн лабораторийн удирдлагатай судалгаа, хөгжүүлэлтийн (LDRD) буцалтгүй тусламжаар санхүүжүүлсэн.