盡管電動(dòng)汽車越來越受歡迎，但許多消費(fèi)者仍在猶豫是否要換車。一個(gè)原因是，電動(dòng)汽車的充電時(shí)間太過漫長，但加快充電過程可能會(huì)損壞電池并縮短其使用壽命。研究人員22日在美國化學(xué)學(xué)會(huì)秋季會(huì)議上報(bào)告說，他們設(shè)計(jì)了一種超快充電方法，可在10分鐘或更短的時(shí)間內(nèi)為不同類型的電動(dòng)汽車電池供電而不會(huì)造成傷害。
研究人員表示，快速充電是提高消費(fèi)者信心和全面采用電動(dòng)汽車的關(guān)鍵，這將使車輛充電非常類似于在加油站加油。
為電動(dòng)汽車鋰離子電池充電過程是一種微妙的平衡行為。當(dāng)電池充電時(shí)，鋰離子從設(shè)備的一側(cè)(陰極)遷移到另一側(cè)(陽極)。只要鋰離子遷移得快，電池充電就更快，但有時(shí)鋰離子不會(huì)完全移動(dòng)到陽極中。在這種情況下，鋰金屬會(huì)堆積起來，這可能會(huì)引發(fā)電池早期故障,還可能導(dǎo)致陰極磨損和破裂。所有這些問題都將縮短電池的使用壽命和車輛的有效續(xù)航里程。
這一難題的一個(gè)解決方案是以優(yōu)化速度的方式改善充電協(xié)議，同時(shí)避免損壞目前在車輛中使用的許多不同類型的電池。但開發(fā)最佳協(xié)議需要大量數(shù)據(jù)，了解各種方法如何影響這些設(shè)備的壽命、效率和安全性。
為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，美國愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)整合充電數(shù)據(jù)來創(chuàng)建獨(dú)特的充電協(xié)議。通過輸入許多鋰離子電池在充電和放電循環(huán)期間的狀況信息，科學(xué)家們訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)分析來預(yù)測電池壽命以及不同設(shè)計(jì)最終會(huì)失敗的方式。然后，該團(tuán)隊(duì)將數(shù)據(jù)反饋到分析中，以識別和優(yōu)化隨后在真實(shí)電池上測試的新協(xié)議。
研究結(jié)果顯示，新方法在短時(shí)間內(nèi)顯著增加了進(jìn)入電池的能量。研究人員觀察到電池在10分鐘內(nèi)充電到90%以上，且沒有鋰電鍍或陰極開裂。而目前的方法充其量只能在大約半小時(shí)內(nèi)讓電動(dòng)汽車充滿電。機(jī)器學(xué)習(xí)模型的一個(gè)優(yōu)勢在于它將協(xié)議與電池中實(shí)際發(fā)生的物理現(xiàn)象聯(lián)系起來。
研究人員計(jì)劃使用他們的模型開發(fā)更好的方法，并幫助設(shè)計(jì)經(jīng)過優(yōu)化以進(jìn)行快速充電的新型鋰離子電池。研究人員表示，他們的最終目標(biāo)是讓電動(dòng)汽車能夠“告訴”充電站如何快速安全地為其特定電池供電。
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