10月12日，華中科技大學(xué)丁漢院士、黃云輝教授、袁燁教授組成的創(chuàng)新交叉團(tuán)隊(duì)在英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)的旗艦期刊Energy & Environmental Science上，發(fā)表了題為“Real-time personalized health status prediction of lithium-ion batteries using deep transfer learning”（《基于深度遷移學(xué)習(xí)的鋰電池在線個(gè)性化健康評(píng)估》）的原創(chuàng)性研究論文, 被選為封面文章刊出。

華中科技大學(xué)創(chuàng)新研究院、機(jī)械學(xué)院2017級(jí)博士生馬貴君為第一作者，展現(xiàn)了學(xué)校機(jī)械、材料和人工智能雙一流交叉學(xué)科的最新研究成果。

在“雙碳”國(guó)家戰(zhàn)略大背景下，各行各業(yè)的動(dòng)力系統(tǒng)電動(dòng)化是必然趨勢(shì)。作為“動(dòng)力心臟”的電池健康評(píng)估是公認(rèn)的高價(jià)值科研問題。電池健康評(píng)估技術(shù)結(jié)合電池材料修復(fù)和回收技術(shù)，可以優(yōu)化能源產(chǎn)出率，有力推動(dòng)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。近年來，以機(jī)器學(xué)習(xí)為代表的電池健康評(píng)估方法能夠利用少量量測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)估電池的循環(huán)壽命、健康狀態(tài)以及在特定充放電循環(huán)的剩余有效壽命。然而，針對(duì)實(shí)際使用場(chǎng)景，現(xiàn)有電池健康評(píng)估技術(shù)存在以下兩大共性問題：

（1）不同用戶使用電池習(xí)慣不同，放電策略的不一致性使得電池?cái)?shù)據(jù)間的分布差異很大，通過利用其他放電策略的電池?cái)?shù)據(jù)建立模型直接評(píng)估新電池會(huì)導(dǎo)致精度無法滿足實(shí)際需求；（2）受限于對(duì)歷史數(shù)據(jù)的嚴(yán)重依賴，無法實(shí)時(shí)評(píng)估任意充放電循環(huán)的電池健康。

因此，現(xiàn)有技術(shù)難以建立可靠的通用模型，做不到實(shí)時(shí)查驗(yàn)不同用戶、不同電池的健康情況。產(chǎn)業(yè)界亟需可個(gè)性化定制的健康管理方案，通過提供通用的可規(guī)劃電池使用策略，保障用戶的使用安全，為制造商改進(jìn)電池材料提供科學(xué)參考。

在線為不同用戶評(píng)估電池健康

丁漢院士團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于機(jī)械、材料、人工智能等多學(xué)科交叉研究，深入挖掘多學(xué)科的共性科學(xué)問題。面對(duì)難題，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地引入人工智能中遷移學(xué)習(xí)的思想，為用戶定制了實(shí)時(shí)個(gè)性化的電池健康評(píng)估方案。這種方法僅需使用30個(gè)歷史循環(huán)數(shù)據(jù)，就能實(shí)現(xiàn)同一材料類型電池不同放電策略間的健康評(píng)估遷移，以及不同材料類型鋰電池間的健康評(píng)估遷移，預(yù)測(cè)全部實(shí)時(shí)在線完成。相較于該團(tuán)隊(duì)2020年在National Science Review雜志上提出的通用框架“A general end-to-end diagnosis framework for manufacturing systems”（《機(jī)械系統(tǒng)通用診斷框架》），文章提出的電池個(gè)性化健康評(píng)估的精度提高了3~5倍。相較于麻省理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)聯(lián)合在Nature Energy雜志上提出的電池健康評(píng)估方法，文章提出的方法不僅能為不同用戶定制實(shí)時(shí)健康評(píng)估，使用的歷史數(shù)據(jù)量減少了2/3。此外，文章公開了迄今為止全世界最大的鋰電池多放電策略標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集，可為相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者和工業(yè)界人士在本領(lǐng)域的研究提供數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。文章提出的“實(shí)時(shí)個(gè)性化”遷移方法為電池健康管理提供了新的思路，這項(xiàng)成果可拓展到固態(tài)電池、準(zhǔn)固態(tài)電池、鋰硫電池、鈉離子電池等健康評(píng)估中，對(duì)于電池制造、測(cè)試、回收等領(lǐng)域具有重要意義。

論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ee/d2ee01676a

華中科技大學(xué)（ihuster）

來源 / 機(jī)械學(xué)院

編輯 / 汪泉

校對(duì) / 郭雨辰

原標(biāo)題：《華中科技大學(xué)丁漢院士團(tuán)隊(duì)為電池健康管理提供新思路》

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