Национальный институт материаловедения Японии (NIMS) и SoftBank Corp. объявили о разработке новой модели, способной прогнозировать циклический срок службы литий-металлических аккумуляторов высокой плотности энергии. Разработка имеет перспективы для повышения безопасности и надёжности устройств, работающих на этих аккумуляторах.

Литий-металлические аккумуляторы обладают потенциалом достижения более высокой плотности энергии на единицу массы, чем традиционные литий-ионные аккумуляторы, которые используются в настоящее время. Это делает их перспективными для использования в различных технологиях, включая беспилотники, электромобили и системы хранения электроэнергии.

NIMS и SoftBank Corp. создали Центр разработки передовых технологий NIMS-SoftBank в 2018 году и с тех пор проводят совместные исследования по перезаряжаемым аккумуляторам с высокой плотностью энергии для использования в различных системах, таких как базовые станции мобильных телефонов, Интернет вещей (IoT) и высотные платформенные станции (HAPS).

Ранее сообщалось о литий-металлической батарее с плотностью энергии более 300 Вт·ч/кг и сроком службы более 200 циклов заряда/разряда. Однако механизмы деградации в литий-металлических батареях более сложны, чем в обычных литий-ионных батареях, и ещё не полностью изучены, что делает разработку моделей, способных предсказать циклический срок службы литий-металлических батарей, большой проблемой.

Разработанная модель использует методы машинного обучения для анализа данных о производительности аккумуляторов, включая процесс заряда, разряда и релаксации напряжения. Эта модель доказала свою способность точно оценивать долговечность аккумуляторов без необходимости предположений о конкретных механизмах деградации.

Исследовательская группа изготовила большое количество ячеек литий-металлических аккумуляторов с высокой плотностью энергии, каждая из которых состояла из литий-металлического анода и катода с высоким содержанием никеля. Затем группа оценила производительность заряда/разряда этих ячеек. Данные заряда/разряда были использованы для обучения модели, способной предсказывать циклический срок службы литий-металлических аккумуляторов.

Модель оказалась способной делать точные прогнозы, не полагаясь на предположения о конкретных механизмах деградации аккумулятора.

Команда намерена дополнительно повысить точность прогнозирования цикла жизни модели и ускорить работу по практическому использованию литий-металлических аккумуляторов с высокой плотностью энергии, используя модель при разработке новых литий-металлических анодных материалов.