Imaginete un sensitivu chì dice à i vostri genitori, u ghjornu di a vostra nascita, quantu tempu camperete. Una sperienza simile hè pussibule per i chimichi di batterie chì utilizanu novi mudelli computazionali per calculà a durata di vita di e batterie basendu si solu annantu à un ciclu unicu di dati sperimentali.

In un novu studiu, i circadori di u Laboratoriu Naziunale Argonne di u Dipartimentu di l'Energia di i Stati Uniti (DOE) si sò rivolti à a putenza di l'apprendimentu automaticu per prevede a durata di vita di una vasta gamma di diverse chimie di batterie. Utilizendu dati sperimentali raccolti in Argonne da un inseme di 300 batterie chì rapprisentanu sei diverse chimie di batterie, i scientifichi ponu determinà accuratamente per quantu tempu e diverse batterie continueranu à ciclà.

I circadori di Argonne anu utilizatu mudelli di apprendimentu automaticu per fà previsioni di a durata di u ciclu di a batteria per una vasta gamma di chimiche diverse. (Imagine di Shutterstock/Sealstep.)

In un algoritmu di apprendimentu automaticu, i scientifichi formanu un prugramma urdinatore per fà inferenze nantu à un inseme iniziale di dati, è dopu piglianu ciò chì hà amparatu da quella furmazione per piglià decisioni nantu à un altru inseme di dati.

«Per ogni tipu d'applicazione di batteria, da i telefoni cellulari à i veiculi elettrici à u almacenamentu in rete, a durata di a batteria hè di primura per ogni cunsumadore», hà dettu u scientistu computazionale di Argonne Noah Paulson, autore di u studiu. «Avè da fà ciclà una batteria migliaia di volte finu à ch'ella si rompa pò piglià anni; u nostru metudu crea una spezia di cucina di prova computazionale induve pudemu stabilisce rapidamente cumu si cumporteranu e diverse batterie».

«Avà, l'unicu modu per valutà cumu a capacità di una batteria diminuisce hè di fà un ciclu di batteria», hà aghjustatu l'elettrochimica di Argonne Susan «Sue» Babinec, un'altra autrice di u studiu. «Hè assai caru è ci vole assai tempu».

Sicondu Paulson, u prucessu di stabilisce a durata di vita di a batteria pò esse difficiule. "A realità hè chì e batterie ùn duranu micca per sempre, è a so durata dipende da u modu in cui l'usemu, è ancu da u so cuncepimentu è da a so chimica", disse. "Finu à avà, ùn ci hè statu un bon modu per sapè quantu durerà una batteria. A ghjente vorrà sapè quantu tempu ci vole prima di avè da spende soldi per una nova batteria".

Un aspettu unicu di u studiu hè chì si basava nantu à un vastu travagliu sperimentale realizatu in Argonne nantu à una varietà di materiali catodici di batterie, in particulare u catodu brevettatu di Argonne basatu annantu à u nichel-manganese-cobalt (NMC). "Avemu avutu batterie chì rapprisentavanu diverse chimiche, chì anu diversi modi in cui si degradanu è si falliscenu", hà dettu Paulson. "U valore di questu studiu hè chì ci hà datu segnali caratteristici di cume si comportanu diverse batterie".

Ulteriori studii in questu duminiu anu u putenziale di guidà l'avvene di e batterie à ioni di litiu, hà dettu Paulson. "Una di e cose chì simu capaci di fà hè di furmà l'algoritmu nantu à una chimica cunnisciuta è di fà li fà previsioni nantu à una chimica scunnisciuta", hà dettu. "Essenzialmente, l'algoritmu pò aiutà à indirizzà ci versu chimiche nove è migliorate chì offrenu durate di vita più lunghe".

In questu modu, Paulson crede chì l'algoritmu di apprendimentu automaticu puderia accelerà u sviluppu è a prova di i materiali di e batterie. "Diciamu chì avete un novu materiale, è u ciclate uni pochi di volte. Pudete aduprà u nostru algoritmu per prevede a so longevità, è dopu piglià decisioni nantu à se vulete cuntinuà à ciclallu sperimentalmente o micca".

«Sè vo site un ricercatore in un laburatoriu, pudete scopre è pruvà assai più materiali in un tempu più cortu perchè avete un modu più veloce per valutalli», hà aghjustatu Babinec.

Un documentu basatu annantu à u studiu, "L'ingegneria di e funzioni per l'apprendimentu automaticu hà permessu una previsione precoce di a durata di a batteria", hè statu publicatu in l'edizione in linea di u 25 di ferraghju di u Journal of Power Sources.

In più di Paulson è Babinec, altri autori di u documentu includenu Joseph Kubal di Argonne, Logan Ward, Saurabh Saxena è Wenquan Lu.

U studiu hè statu finanziatu da una borsa di ricerca è sviluppu direttu da u Laboratoriu Argonne (LDRD).