科學(xué)家在電池研發(fā)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，一套基于機(jī)器學(xué)習(xí)的新型預(yù)測(cè)系統(tǒng)可大幅縮短新型電池從設(shè)計(jì)到驗(yàn)證的周期。該技術(shù)由密歇根大學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)，通過(guò)分析少量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)即可精準(zhǔn)預(yù)估電池壽命，使傳統(tǒng)需要數(shù)月甚至數(shù)年的測(cè)試流程壓縮至數(shù)天完成。

研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的智能系統(tǒng)包含三個(gè)核心模塊：負(fù)責(zé)初步篩選的"學(xué)習(xí)者"、解析物理機(jī)制的"解釋器"以及整合知識(shí)的"預(yù)言者"。在實(shí)驗(yàn)階段，"學(xué)習(xí)者"會(huì)從眾多候選方案中挑選有潛力的電池設(shè)計(jì)，在特定工況下進(jìn)行約50次充放電循環(huán)測(cè)試。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)隨后被"解釋器"通過(guò)物理模型深度解析，識(shí)別電極材料在高溫、應(yīng)力等條件下的老化規(guī)律。

與傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)模型僅關(guān)注電壓、電流等表層參數(shù)不同，該系統(tǒng)著重挖掘電池內(nèi)部的物理化學(xué)變化。通過(guò)建立電極材料形變、離子擴(kuò)散速率與壽命衰減的關(guān)聯(lián)模型，系統(tǒng)能夠捕捉不同形態(tài)電池的共性老化特征。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，即便僅用圓柱電池?cái)?shù)據(jù)訓(xùn)練，該模型仍能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)軟包電池的循環(huán)壽命，驗(yàn)證了其跨形態(tài)泛化能力。

在加州法爾瑞斯能源公司的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，這套AI系統(tǒng)展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)測(cè)試需要完成1000次以上充放電循環(huán)才能獲得可靠數(shù)據(jù)，而新方法僅需50次循環(huán)即可達(dá)到同等預(yù)測(cè)精度。能耗方面，智能系統(tǒng)的測(cè)試能耗僅為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室方法的5%，這得益于其"小樣本學(xué)習(xí)"策略——通過(guò)物理模型將早期數(shù)據(jù)與最終壽命建立映射關(guān)系，避免重復(fù)性實(shí)驗(yàn)。

該技術(shù)的突破性在于實(shí)現(xiàn)了自主科學(xué)推理。隨著數(shù)據(jù)積累，系統(tǒng)能持續(xù)優(yōu)化預(yù)測(cè)模型，最終形成"實(shí)驗(yàn)-分析-預(yù)測(cè)"的閉環(huán)。研究團(tuán)隊(duì)特別強(qiáng)調(diào)其物理驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)理念，這種架構(gòu)使模型能夠理解電池老化的本質(zhì)機(jī)制，而非簡(jiǎn)單擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。目前該成果已發(fā)表于權(quán)威學(xué)術(shù)期刊，其開(kāi)源框架為全球電池研發(fā)機(jī)構(gòu)提供了新工具。

除壽命預(yù)測(cè)外，研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在拓展系統(tǒng)功能。通過(guò)調(diào)整物理模型參數(shù)，該技術(shù)已能評(píng)估電池的安全閾值、優(yōu)化快充策略，并篩選適用于固態(tài)電池等新型體系的關(guān)鍵材料。由于發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)框架具有通用性，研究人員認(rèn)為其核心算法可遷移至催化反應(yīng)、高分子材料等其他需要長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的科研領(lǐng)域。