تحلیل عملکرد و علت تخریب باتری با هوش مصنوعی

با پیشرفت تکنولوژی و روی کار آمدن هوش مصنوعی، حال نوبت آن رسیده که باتری‌هایی باکیفیت بالا و ویژگی‌های منحصر به فردی به کمک هوش مصنوعی ساخته شود. در این راستا محققان دانشگاه پوردو آمریکا، موفق شدند که به کمک هوش مصنوعی روند تخریب باتری را مدل‌سازی کنند تا با استفاده از این مدل‌های دقیق، باتری‌های با کیفیت بالا طراحی کنیم.

کار تحقیقاتی دانشگاه پوردو

برای بهبود ظرفیت شارژ باتری‎های لیتیوم یون و افزایش کاربرد خودروهای الکتریکی بایست درک جامعی از نحوه  فرسوده شدن باتری‎ها به دست آید. به این منظور تیمی از محققان دانشگاه پوردو (Purdue) در آمریکا جامع‎ترین بررسی را از الکترودهای باتری لیتیوم یون انجام دادند؛ جاییکه بیشترین تخریب معمولاً در اثر شارژ مکرر باتری‎ها رخ می‎دهد. شرکت‎های باتری‎سازی می‎توانند از این اطلاعات برای طراحی باتری‎های مورد نیاز گوشی‎های هوشمند و خودروهای الکتریکی استفاده کنند.

استفاده از الگوریتم بر مبنای هوش مصنوعی

روشی که در این پروژه استفاده شده بر پایه استفاده از دستگاه X-ray بنا نهاده شده که با هوش مصنوعی هدایت می‌شود. توسط الگوریتم طراحی ‎شده می‎توان هزاران ذره درون ساختار الکترود را تا سطح اتم‎های سازنده آنها در آن واحد پیمایش کرد. در واقع با این الگوریتم می‎توان شرایط واقعی را برای کارکرد باتری تحت ولتاژها و سرعت‎های مختلف مورد بررسی قرار داد. 

“بیشتر بخوانید: کشف مواد جدید در باتری‌ جریانی به کمک هوش مصنوعی “

هر زمانیکه باتری شارژ می‎شود، یون‎های لیتیوم بین الکترود مثبت و الکترود منفی پیشروی و پسروی کرده و با ذرات موجود در الکترود برهم‎کنش می‎کنند و منجر به تخریب باتری در گذر زمان می‎شوند. در نهایت تخریب الکترود باتری باعث کاهش ظرفیت شارژ می‎شود. در واقع، امکان اینکه باتری در آنِ واحد هم ظرفیت بالایی داشته و هم پایداری خود را حفظ کند بسیار دشوار است؛ به نحوی که افزایش ظرفیت باتری منجر به کاهش پایداری آن خواهد شد.

نتایج تحقیق

تلاش محققان برای پی بردن به نحوه تخریب باتری لیتیوم یون با این کشف مواجه شد که تخریب ذرات باتری در یک لحظه یا یک موقعیت رخ نمی‎دهد، بلکه برخی ذرات بسیار سریعتر از سایرین تخریب می‎شوند. در ادامه برای درک بهتر اینکه چگونه این شکستگی‎ها بر بازده باتری تأثیر می‎گذارند، محاسبات نظری پیشرفته‎ای انجام شد.

در این تحقیق مشخص شد که ذراتی که بیشتر در مواجهه با تحرک یون‎های لیتیوم قرار دارند، مثلاً آنهایی که نزدیک سطح جداکننده هستند، بسیار سریعتر از ذرات موجود در ساختار درونی الکترود تخریب می‎شوند. این گوناگونی در نحوه تخریب الکترود، در الکترودهای ضخیم‎تر و در شرایط شارژ سریع، بسیار شدیدتر خواهد بود.

منبع خبر: batterynetwork.ir

ویراستار: حسین جعفری پور