如何正確將電池材料和設(shè)計(jì)結(jié)合?

美國西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室（PNLL）和其他機(jī)構(gòu)的電池專家都在專注于研發(fā)可充電鋰金屬電池，因?yàn)榇朔N電池的能量密度很高，有可能是目前電動汽車和手機(jī)中常用的鋰離子電池能量密度的兩倍。不過，如何正確將電池材料和設(shè)計(jì)結(jié)合起來非常棘手。

據(jù)外媒報(bào)道，現(xiàn)在，西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了一款軟件工具，能夠幫助大學(xué)、小企業(yè)以及企業(yè)開發(fā)人員利用新材料研發(fā)能夠存儲更多能量、性能更佳的電池。

該款軟件名為Li-Batt Design App（鋰電池設(shè)計(jì)應(yīng)用程序），利用機(jī)器學(xué)習(xí)提供所需的電池設(shè)計(jì)方案。與商用鋰離子電池不同，鋰金屬電池的電池芯的設(shè)計(jì)非常不同，因?yàn)槠湄?fù)極由鋰金屬構(gòu)成。

由于有很多具有潛力的陰極材料，快速找到正確的材料組合和配置是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。因此，西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室的電池專家和計(jì)算專家研發(fā)了一款史無前例的軟件，以幫助電池研究人員和商業(yè)開發(fā)人員快速設(shè)計(jì)出鋰金屬軟包電池。軟包電池與手機(jī)大小的電池類似，利用該款軟件，可以隨意調(diào)節(jié)該款軟包電池的大小，以滿足不同應(yīng)用。

西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室是美國能源部電池500聯(lián)盟（U.S. Department of Energy‘s Battery 500 Consortium）的領(lǐng)導(dǎo)者，該聯(lián)盟的目標(biāo)是顯著改進(jìn)為電動汽車提供動力的電池，而且專注于研發(fā)商用電動汽車電池，此類電池的比能要達(dá)500 Wh/kg。通過該聯(lián)盟，研究人員們收集了足夠的有關(guān)高能量鋰金屬電池的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以“訓(xùn)練”運(yùn)行該款軟件的機(jī)器學(xué)習(xí)引擎。

Li-Batt Design App中受過訓(xùn)練的軟件會幫助用戶基于目前可用的鋰金屬陽極，甚至“無鈷”陽極、陰極和電池芯配件定制一款鋰金屬電池。該應(yīng)用簡單、靈活的界面能夠讓開發(fā)人員輸入所有由用戶研發(fā)的新型陰極材料以及所需的電壓和容量信息。然后，該軟件會基于設(shè)計(jì)參數(shù)生成數(shù)學(xué)解決方案，研究人員就能夠立即從軟件中導(dǎo)出建議參數(shù)，打造鋰金屬電池原型。

只要同意一個(gè)簡單、標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)站許可協(xié)議，就可以使用Li-Batt Design App，而且有一些大學(xué)、小型企業(yè)和跨國公司已經(jīng)開始使用該應(yīng)用。西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員對于與鋰金屬電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)合作很感興趣，而且正在研發(fā)其他軟件，作為Li-Batt Design App的補(bǔ)充，以協(xié)助設(shè)計(jì)用于電網(wǎng)應(yīng)用、電動汽車和許多小型電子設(shè)備的鋰金屬電池的外形因素和配置。
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