Experimentele cu raze X și inovația de învățare automată pot tăia bateriile de cercetare și dezvoltare

Inginerul personal Bruis van Vlijmen a fost văzut lucrând în interiorul Laboratorului de Calculatoare Baterie 1070 de la Centrul de Științe Arrillaga, Bldg. 57. Credit: Jacqueline Orrell / SLAC National Accelerator Laboratory

Un instrument cu raze X de la Berkeley Lab a contribuit la un studiu al bateriilor care a folosit o abordare inovatoare de învățare în mașină pentru a accelera curba de învățare în raport cu un proces care scurtează durata de viață a bateriilor cu litiu cu încărcare rapidă.

Cercetătorii au folosit sursa de lumină avansată Berkeley Lab, un sincrotron care produce lumină variind de la raze X în infraroșu până la zeci de experimente simultane, pentru a efectua o tehnică de imagistică chimică cunoscută sub numele de scanare cu microscopie de transmisie cu raze X sau STXM, într-o stare de -Raza ALS AL-art numită COSMIC.

Cercetătorii au folosit, de asemenea, difracția de raze X „in situ” într-un alt sincrotron – SLAC Stanford Synchrotron Radiation Lights – care a încercat să recreeze condițiile prezente într-o baterie și, în plus, au furnizat un model al unei particule cu mai multe baterii. Cele trei formate de date au fost combinate într-un singur format pentru a ajuta algoritmii de învățare automată să învețe fizica la locul de muncă în baterii.

În timp ce algoritmii tipici de învățare automată necesită imagini care fac sau nu se potrivesc cu un set de imagini de antrenament, în acest studiu cercetătorii au aplicat un set mai profund de date din experimente și alte surse pentru a permite rezultate mai rafinate. Reprezintă prima dată când această marcă de „învățare a științelor auto” a fost aplicată ciclismului cu baterii, au menționat cercetătorii. Studiul a fost publicat recent în Materiale naturale.

Studiul a beneficiat de o abilitate în fasciculul COSMIC de a izola stările chimice a aproximativ 100 de particule individuale, ceea ce a fost posibil datorită capacităților de imagine de mare viteză și de înaltă rezoluție ale COSMIC. Young-Sang Yu, un om de știință al ALS care a participat la studiu, a observat că fiecare particulă selectată a fost reprezentată la aproximativ 50 de etape diferite de energie în timpul procesului de ciclism, pentru un total de 5.000 de imagini.

Datele din experimentele ALS și alte experimente au fost combinate cu date din modele matematice de încărcare rapidă, și cu informații despre chimia și fizica încărcării rapide și apoi încorporate în algoritmi de învățare automată.

„În loc ca computerul să înțeleagă direct modelul, oferindu-i doar date, așa cum am făcut în cele două studii anterioare, am învățat computerul cum să aleagă sau să învețe ecuațiile corecte și, astfel, fizica corectă”, a spus cercetătorul postdoctoral. Stanford Stephen Dongmin Kang, co-autor al studiului.

Patrick Herring, cercetător principal al Institutului de Cercetări Toyota, care a susținut lucrarea prin programul său Accelerated Material Design and Discovery, a spus: „Prin înțelegerea reacțiilor de bază care au loc în interiorul unei baterii, îi putem prelungi durata de viață. Permite încărcarea mai rapidă și în cele din urmă proiectați materiale mai bune pentru baterii. ”

Referință: „Separarea de fază fictivă în oxizii Li acționați prin electro-autocalare” de Jungjin Park, Hongbo Zhao, Stephen Dongmin Kang, Kipil Lim, Chia-Chin Chen, Young-Sang Yu, Richard D. Braatz, David A Shapiro, Jihyun Hong , Michael F. Toney, Martin Z. Bazant și William C. Chueh, 8 martie 2021, Materiale naturale.
DOI: 10.1038 / s41563-021-00936-1

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.