Eksperimen sinar-X dan inovasi pembelajaran mesin dapat memangkas waktu bertahun-tahun dari litbang baterai

Insinyur personel Bruis van Vlijmen terlihat bekerja di Laboratorium Komputer Baterai 1070 di Pusat Sains Arrillaga, Bldg. 57. Kredit: Jacqueline Orrell / National Accelerator Laboratory SLAC

Instrumen sinar-X di Berkeley Lab berkontribusi pada studi baterai yang menggunakan pendekatan inovatif pada pembelajaran mesin untuk mempercepat kurva pembelajaran pada proses yang memperpendek masa pakai baterai lithium yang dapat diisi dengan cepat.

Para peneliti telah menggunakan Sumber Cahaya Lanjutan Berkeley Lab, sebuah sinkrotron yang menghasilkan cahaya yang beralih dari inframerah ke sinar-X untuk lusinan percobaan simultan, untuk membuat teknik pencitraan kimiawi yang disebut mikroskop transmisi pemindaian sinar-X., Atau STXM, ke keadaan- beamline ALS yang canggih berjudul COSMIC.

Para peneliti juga menggunakan difraksi sinar-X “in situ” di sinkrotron lain – Sumber Cahaya Radiasi Sinkronisasi Sinkronisasi Stanford SLAC – yang mencoba menciptakan kembali kondisi yang ada dalam baterai, dan selanjutnya memberikan model baterai ke beberapa partikel. Ketiga bentuk data tersebut telah digabungkan menjadi satu format untuk membantu algoritme pembelajaran mesin mempelajari fisika saat bekerja di baterai.

Sementara algoritme pembelajaran mesin yang khas mencari gambar yang sesuai atau tidak sesuai dengan kumpulan pembentuk gambar, dalam studi ini para peneliti menerapkan kumpulan data yang lebih dalam dari eksperimen dan sumber lain untuk memungkinkan hasil yang lebih halus. Ini merupakan pertama kalinya merek “pembelajaran mesin ilmiah” ini diterapkan pada siklus baterai, catat para peneliti. Studi ini baru-baru ini diterbitkan di Bahan Alam.

Studi ini memanfaatkan kemampuan di lini COSMIC untuk membedakan status kimiawi dari sekitar 100 partikel individu, yang dimungkinkan oleh kemampuan pencitraan resolusi tinggi dan berkecepatan tinggi COSMIC. Young-Sang Yu, seorang ilmuwan peneliti ALS yang berpartisipasi dalam penelitian tersebut, mencatat bahwa setiap partikel yang dipilih diwakili pada sekitar 50 langkah energi yang berbeda selama proses bersepeda, dengan total 5.000 gambar.

Data dari eksperimen ALS dan eksperimen lainnya digabungkan dengan data dari model matematika pengisian cepat, dan dengan informasi tentang kimia dan fisika pengisian cepat, dan kemudian dimasukkan ke dalam algoritme pembelajaran mesin.

“Alih-alih membuat komputer secara langsung memahami model hanya dengan memasukkan data, seperti yang kami lakukan dalam dua studi sebelumnya, kami mengajari komputer cara memilih atau mempelajari persamaan yang tepat, dan dengan demikian fisika yang benar,” kata peneliti postdoctoral Stanford. Stephen Dongmin Kang, salah satu penulis studi ini.

Patrick Herring, ilmuwan peneliti senior untuk Toyota Research Institute, yang mendukung pekerjaan melalui program Accelerated Material Design and Discovery, mengatakan: “Untuk memahami reaksi mendasar yang terjadi pada baterai, kami dapat memperpanjang masa pakainya, memungkinkan pengisian ulang lebih cepat, dan akhirnya desain baterai yang lebih baik. “

Referensi: “Pemisahan fase fiktif dalam oksida di lapisan Li yang dipandu oleh elektro-autokatalisis” oleh Jungjin Park, Hongbo Zhao, Stephen Dongmin Kang, Kipil Lim, Chia-Chin Chen, Young-Sang Yu, Richard D. Braatz, David A. Shapiro , Jihyun Hong, Michael F. Toney, Martin Z. Bazant dan William C. Chueh, 8 Maret 2021, Bahan Alam.
DOI: 10.1038 / s41563-021-00936-1

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.