【常務(wù)理事】孚能科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)在《Nature》發(fā)布重磅研究：AI驅(qū)動(dòng)電池壽命預(yù)測(cè)
近日，我會(huì)常務(wù)理事單位孚能科技研發(fā)副總裁姜蔚然與密歇根大學(xué)安娜堡分校教授宋子由合作領(lǐng)銜，在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Nature》發(fā)表題為“Discovery Learning predicts battery cycle life from minimal experiments”的研究論文。通過(guò)深度利用機(jī)器學(xué)習(xí)與AI突破，為全球動(dòng)力電池行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步注入新活力。
電池研發(fā)長(zhǎng)期面臨評(píng)估新設(shè)計(jì)壽命成本高昂的難題，高時(shí)間與能耗成本嚴(yán)重制約技術(shù)創(chuàng)新，引發(fā)“可持續(xù)性困境”。現(xiàn)有壽命預(yù)測(cè)方法依賴特定數(shù)據(jù)集，在樣品原型制造前難以可靠預(yù)測(cè)，限制了快速反饋與迭代優(yōu)化。
在此背景下，該研究創(chuàng)新性地提出“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)（Discovery Learning, DL）”的科學(xué)機(jī)器學(xué)習(xí)方法。該方法受教育心理學(xué)啟發(fā)，將主動(dòng)學(xué)習(xí)、物理約束學(xué)習(xí)和零樣本學(xué)習(xí)有機(jī)融合，構(gòu)建類(lèi)人推理閉環(huán)學(xué)習(xí)框架。對(duì)應(yīng)這三類(lèi)學(xué)習(xí)模塊，DL定義了三個(gè)核心智能體：Learner、Interpreter 和 Oracle。在流程中，Learner主動(dòng)選擇最具信息量的測(cè)試樣本，Interpreter利用物理約束學(xué)習(xí)構(gòu)建通用可解釋的物理特征空間，緩解特征分布差異，Oracle執(zhí)行零樣本學(xué)習(xí)，基于構(gòu)建的特征空間對(duì)選定的測(cè)試樣本進(jìn)行初級(jí)推斷，并將推斷結(jié)果作為“偽標(biāo)簽”反饋給Learner。如此迭代，直至滿足預(yù)設(shè)終止條件，最終完成整個(gè)預(yù)測(cè)流程。
測(cè)試中，DL技術(shù)利用51%的電池原型前50個(gè)循環(huán)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn) 7.2% 的平均絕對(duì)百分比誤差（MAPE）循環(huán)壽命預(yù)測(cè)精度，展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。在保守假設(shè)條件下，與工業(yè)級(jí)電池壽命驗(yàn)證流程相比，DL可實(shí)現(xiàn)98%的評(píng)估時(shí)間節(jié)省和95%的能耗節(jié)省，將驗(yàn)證周期從約1333天縮短至33天，能耗從8.523 MWh降低至0.468 MWh。該技術(shù)擺脫了對(duì)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和原型制作的依賴，大幅降低了時(shí)間與能源成本。
論文在《Nature》封面推薦展示
此次與密歇根大學(xué)在《Nature》發(fā)表的研究成果，是雙方深耕合作的結(jié)晶。該研究成果解決了電池開(kāi)發(fā)成本高昂的難題，為行業(yè)應(yīng)對(duì)“可持續(xù)性困境”提供有效方案，將加速下一代電池的開(kāi)發(fā)和部署，滿足電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)儲(chǔ)能等領(lǐng)域?qū)﹂L(zhǎng)壽命電池的需求。
左為研發(fā)副總裁姜蔚然，右為宋子由教授
作為綜合能源解決方案供應(yīng)商，孚能科技始終以技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)電池技術(shù)可持續(xù)發(fā)展。公司建成通用度高、兼容性強(qiáng)的柔性制造平臺(tái)，具備高鎳三元、磷酸鐵鋰、鈉離子等多種材料體系，以及液態(tài)、固態(tài)等多種電池類(lèi)型商業(yè)化交付能力。其采用自主研發(fā)與中外結(jié)合模式，以中、美、德三地研發(fā)中心為創(chuàng)新主體，與全球科研院所、知名企業(yè)長(zhǎng)期戰(zhàn)略合作，保持技術(shù)持續(xù)領(lǐng)先。
孚能科技將繼續(xù)秉承創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的理念，深化與國(guó)內(nèi)外頂尖科研機(jī)構(gòu)的合作與交流，不斷探索電池技術(shù)研發(fā)的新領(lǐng)域和新方向，共同開(kāi)創(chuàng)電池技術(shù)的新未來(lái)。
來(lái)源 |孚能科技
編輯 | 中華新能源
