机器学习方法为固态电池追求的整类材料提供了见解
杜克大学的一组研究人员及其合作者发现了原子机制,使一类称为阿吉罗德石的化合物对固态电池电解质和热电能量转换器都具有吸引力。
这些发现以及用于制造它们的机器学习方法可能有助于开创家用电池墙和快速充电电动汽车等应用的储能新时代。
研究结果于18月<>日在线发表在《自然材料》杂志上。
“这是一个以前从未被破解过的难题,因为材料的每个构建块有多大和复杂,”杜克大学机械工程和材料科学副教授Olivier Delaire说。“我们已经梳理了原子水平的机制,这些机制导致这整类材料成为固态电池创新领域的热门话题。
随着世界走向以可再生能源为基础的未来,研究人员必须开发新技术,为家庭和电动汽车储存和分配能源。虽然到目前为止的标准承载者是含有液体电解质的锂离子电池,但由于其效率相对较低,而且液体电解质偶尔会着火和爆炸,它远非理想的解决方案。
这些限制主要源于锂离子电池内部的化学反应性液体电解质,它允许锂离子在电极之间相对不受阻碍地移动。虽然非常适合移动电荷,但液体成分使它们对高温敏感,可能导致降解并最终导致失控的热灾难。
许多公共和私人研究实验室花费大量时间和金钱来开发各种材料的替代固态电池。如果设计得当,这种方法将提供更安全、更稳定的设备,至少在理论上具有更高的能量密度。
虽然还没有人发现一种商业上可行的固态电池方法,但其中一个主要的竞争者依赖于一类叫做银的化合物,以含银矿物命名。这些化合物由特定的、稳定的晶体框架构成,该框架由两种元素组成,第三种元素可以在化学结构中自由移动。虽然银、锗和硫等一些配方是天然存在的,但总体框架足够灵活,研究人员可以创建各种各样的组合。
“每个电动汽车制造商都在努力转向新的固态电池设计,但他们都没有透露他们押注的成分,”德莱尔说。“赢得这场比赛将改变游戏规则,因为汽车可以同时充电更快,使用寿命更长,更安全。
在這篇新論文中,Delaire和他的同事研究了一種由銀,錫和硒(Ag)製成的有前途的候選物。8硒6).利用中子和X射线的组合,研究人员将这些极快移动的粒子从Ag样品中的原子上反弹。8硒6实时揭示其分子行为。团队成员Mayanak Gupta是Delaire实验室的前博士后,现在是印度Bhabha原子研究中心的研究员,他还开发了一种机器学习方法来理解数据,并创建了一个计算模型来匹配使用第一性原理量子力学模拟的观察结果。
结果表明,虽然锡和硒原子创造了相对稳定的支架,但它远非静态的。晶体结构不断弯曲,为带电的银离子在材料中自由移动创造窗口和通道。Delaire说,该系统就像锡和硒晶格保持固体,而银几乎处于液体状态。
“这有点像银原子是弹珠,在一口非常浅的井的底部嘎嘎作响,就像晶体支架不是固体一样移动,”德莱尔说。“生活在液态和固态之间的物质的双重性是我发现最令人惊讶的。
这些结果,也许更重要的是,将先进的实验光谱学与机器学习相结合的方法,应该有助于研究人员在许多关键应用中更快地取代锂离子电池。根据Delaire的说法,这项研究只是一系列旨在研究各种有前途的银矿化合物的项目之一,包括不同的配方。鉴于锂电池的潜力,该集团对用锂代替银的一种组合特别感兴趣。
“这些材料中的许多为电池提供了非常快的传导,同时是热电转换器的良好隔热体,因此我们正在系统地研究整个化合物家族,”Delaire说。“这项研究旨在对我们的机器学习方法进行基准测试,该方法使我们在短短几年内模拟这些材料的能力取得了巨大进步。我相信这将使我们能够快速模拟新的化合物,以找到这些化合物必须提供的最佳配方。
免责声明:本文由用户上传,与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考,并不构成投资建议。投资者据此操作,风险自担。 如有侵权请联系删除!
-
安徽淮南地区的长安汽车经销商近期对2025款启源Q05车型的市场策略进行了调整,以进一步吸引消费者。作为长安汽...浏览全文>>
-
近年来,豪华SUV市场持续升温,而作为大众旗下的高端品牌,途锐凭借其卓越的性能与豪华配置,一直深受消费者的...浏览全文>>
-
在新能源汽车市场中,一汽-大众ID 4 CROZZ凭借其出色的性价比和丰富的配置吸引了众多消费者的关注。作为一款...浏览全文>>
-
近年来,随着国内汽车市场的快速发展,越来越多的消费者开始关注性价比高的小型车。QQ多米作为一款备受关注的...浏览全文>>
-
在当今的汽车市场中,选择一款高性价比的车型是许多消费者的重要考量。对于追求品质与经济平衡的购车者来说,...浏览全文>>
-
阜阳地区消费者对上汽大众途岳的关注度一直很高,尤其是2025款途岳的上市更是引发了广泛关注。作为一款紧凑型S...浏览全文>>
-
天津滨海长安猎手K50作为一款备受关注的车型,在市场上拥有较高的关注度。这款车型以其出色的性能和合理的价格...浏览全文>>
-
近年来,随着新能源汽车的普及,插电混动车型因其兼顾燃油经济性和驾驶性能的特点,受到了越来越多消费者的青...浏览全文>>
-
途观X作为上汽大众旗下的高端轿跑SUV车型,凭借其时尚动感的外观设计和丰富的科技配置,在市场上一直备受关注...浏览全文>>
-
在选择SUV车型时,上汽大众途昂凭借其宽敞的空间和强大的性能成为不少消费者的首选。对于蚌埠地区的消费者来说...浏览全文>>
- 天津滨海长安猎手K50多少钱 2025款落地价,最低售价18.29万起,赶紧行动
- 天津滨海ID.4 CROZZ 2025新款价格,买车省钱秘籍
- 安徽淮南途昂X多少钱?性价比超高的选车秘籍
- 福特领睿试驾,开启完美驾驭之旅
- 比亚迪海豹05DM-i试驾预约流程
- 凯迪拉克CT5预约试驾,从预约到试驾的完美旅程
- 滁州途观X落地价,各配置车型售价全知晓
- 极狐 阿尔法T6试驾,开启完美驾驭之旅
- 长安欧尚520试驾操作指南
- QQ多米试驾需要注意什么
- 长安Lumin试驾,感受豪华与科技的完美融合
- 安庆长安猎手K50最新价格2025款与配置的完美平衡
- 池州迈腾GTE最新价格2022款全解,买车必看的省钱秘籍
- 安徽亳州ID.6 X多少钱?购车全攻略来袭
- 五菱雪宝试驾,开启豪华驾驶之旅
- 马自达EZ-6预约试驾,新手必看的详细流程
- 安徽亳州T-ROC探歌落地价实惠,配置丰富,不容错过
- 滁州高尔夫GTI价格大揭秘,买车前必看
- 东莞威然落地价,最低售价22.99万起优惠不等人
- 试驾王牌M7,体验豪华驾乘的乐趣