Viện Khoa học Vật liệu Quốc gia (NIMS) và SoftBank Corp. đã cùng nhau phát triển một mô hình có khả năng dự đoán tuổi thọ chu kỳ của pin lithium-metal mật độ năng lượng cao bằng cách áp dụng các phương pháp học máy vào dữ liệu hiệu suất pin. Công trình này được công bố trên tạp chí Advanced Science.
Mô hình dự đoán vòng đời được xây dựng cuối cùng. Tín dụng: Viện Khoa học Vật liệu Quốc gia Yoshitaka Tateyama
Mô hình này đã chứng minh được khả năng ước tính chính xác tuổi thọ của pin bằng cách phân tích dữ liệu quá trình sạc, xả và giảm điện áp mà không cần dựa vào bất kỳ giả định nào về cơ chế suy giảm cụ thể của pin.
Kỹ thuật này được kỳ vọng sẽ hữu ích trong việc cải thiện độ an toàn và độ tin cậy của các thiết bị chạy bằng pin lithium-metal.
Pin lithium-metal có tiềm năng đạt được mật độ năng lượng trên một đơn vị khối lượng cao hơn so với pin lithium-ion hiện đang sử dụng. Vì lý do này, kỳ vọng rất cao đối với việc sử dụng chúng trong nhiều công nghệ khác nhau, bao gồm máy bay không người lái, xe điện và hệ thống lưu trữ điện gia dụng.
Năm 2018, NIMS và SoftBank đã thành lập Trung tâm phát triển công nghệ tiên tiến NIMS-SoftBank. Kể từ đó, họ đã cùng nhau tiến hành nghiên cứu về pin sạc mật độ năng lượng cao để sử dụng trong nhiều hệ thống khác nhau, chẳng hạn như trạm gốc điện thoại di động, Internet vạn vật (IoT) và trạm nền tảng trên cao (HAPS).
Pin lithium-metal có mật độ năng lượng cao hơn 300 Wh/kg và tuổi thọ hơn 200 chu kỳ sạc/xả đã được báo cáo trước đây. Việc đưa pin lithium-metal hiệu suất cao như thế này vào sử dụng thực tế trong khi vẫn đảm bảo an toàn sẽ đòi hỏi phải phát triển các kỹ thuật có khả năng ước tính chính xác tuổi thọ chu kỳ của những loại pin này.
Tuy nhiên, cơ chế phân hủy trong pin lithium-metal phức tạp hơn so với pin lithium-ion thông thường và vẫn chưa được hiểu đầy đủ, khiến việc phát triển các mô hình có khả năng dự đoán vòng đời của pin lithium-metal trở thành một thách thức lớn.
Nhóm nghiên cứu này đã chế tạo một số lượng lớn các cell pin lithium-metal mật độ năng lượng cao—mỗi cell gồm một anode kim loại lithium và một catot giàu niken—bằng các kỹ thuật chế tạo pin tiên tiến mà nhóm đã phát triển trước đó. Sau đó, nhóm đã đánh giá hiệu suất sạc/xả của các cell này.
Cuối cùng, nhóm đã xây dựng một mô hình có khả năng dự đoán tuổi thọ chu kỳ của pin lithium-metal bằng cách áp dụng các phương pháp học máy vào dữ liệu sạc/xả. Mô hình đã chứng minh được khả năng đưa ra dự đoán chính xác bằng cách phân tích dữ liệu quá trình sạc, xả và thư giãn điện áp mà không dựa vào bất kỳ giả định nào về cơ chế suy thoái pin cụ thể.
Nhóm nghiên cứu có ý định cải thiện hơn nữa độ chính xác dự đoán vòng đời của mô hình và đẩy nhanh nỗ lực đưa pin lithium-metal mật độ năng lượng cao vào sử dụng thực tế bằng cách tận dụng mô hình trong quá trình phát triển vật liệu anot kim loại lithium mới.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
