具有高能量密度的锂金属电池(LMB)被认为是实现长续航电动汽车最有前景的候选者。然而,快速的容量衰减和安全隐患阻碍了LMBs的实际应用,其中纠缠的复杂退化模式仍然是高效电池设计和工程的主要挑战。
在此,清华大学张强,电子科技大学彭翃杰,北京理工大学张学强等人提出了一个可解释的框架用于学习LMBs的加速老化。该框架包含了79个电池,覆盖了不同的电池化学成分和电池参数的全面数据空间。作者仅利用前10个循环的数据就准确预测老化开始加速的拐点。
此外,依靠框架的可解释性,作者进一步阐明了最后10%深度放电对LMBs老化速率的关键作用,并提出了一个基于早期循环电化学数据的通用描述符,用于电解液的快速评估。
图1. SELF的概念说明
总之,该工作提出了一个可解释学习框架 (SELF),用于对 LMB 的老化进行可解释学习。具体而言,作者采用了实验室组装的电池测量的循环数据,其质量控制比从商业电池获得的数据更具挑战性。此外,SELF 目前需要恒流放电曲线作为输入。提高其与非恒流放电数据的兼容性代表了一个有前途的方向,其结果可以更好地转化为现实的场景。
因此,该工作提出的SELF有望普遍加速符合不同化学性质的电池的研究,还可以轻松地与分子/材料大型数据集和生成机器学习模型集成,进一步简化高效和探索性的电池设计。
图2. SELF用于改善 LMB 循环
Interpretable Learning of Accelerated Aging in Lithium Metal Batteries, Journal of the American Chemical Society 2024 DOI: 10.1021/jacs.4c09363