电池寿命的精准预测在电动汽车、储能设备以及可再生能源领域中至关重要。然而，电池的老化过程受到循环协议、环境温度、电极材料等多种复杂因素的影响，这使得传统的预测方法在精度和适用性方面难以达到平衡，限制了其在实际应用中的推广和有效性。
微软研究院的Han Zhang、李钰琦（博士毕业于中科院物理所，现为斯坦福大学博士后研究员）、Shun Zheng和Jiang Bian等研究人员，近日在国际顶级期刊 Nature Machine Intelligence 上发表了最新研究成果。该研究提出了一种名为 BatLiNet 的全新深度学习框架，专注于应对复杂老化条件下电池寿命预测的难题，为精准寿命评估提供了创新解决方案。
BatLiNet 的创新点在于：
1. 引入跨电池学习机制，通过对目标电池与参考电池的特征对比，捕捉两者之间的寿命差异，从而提升预测性能。
2. 大幅提高预测精度，相比传统模型，平均误差降低超过40%。
3. 具备跨化学体系迁移能力，能有效从数据丰富的电池类型推广至资源稀缺的化学体系。
研究团队通过整合多个公开数据集（如 MATR 和 CALCE 数据集），对 BatLiNet 模型进行了全面测试。结果显示，该模型在多样化的老化条件下均表现出卓越的预测能力，显著优于传统的物理模型和浅层机器学习方法。这不仅验证了 BatLiNet 的泛化性能和鲁棒性，也充分展示了深度学习在能源领域的广泛应用潜力。
此次研究的发布，为电池与人工智能的交叉领域注入了新动力，不仅推动了电池寿命预测技术的发展，还为未来储能技术的智能化升级提供了重要参考。这一成果为实现高效的电池管理和优化奠定了基础，同时也为推动电动汽车、可再生能源储能系统的广泛应用开辟了新路径。
值得注意的是，这是李钰琦博士一作发表的第四篇 Nature 大子刊论文，此前他已在 Nature Energy 连续发表三篇文章。
从模型设计到实验验证
图1：多样化老化条件对电池退化的影响
本研究涵盖多个数据集，包含多种循环协议（如快速充电与常规充电）、环境温度（从低温到高温）及电极材料（LFP、NMC 等）。通过数据分析，研究揭示了不同老化条件下电池容量退化的显著差异。这些数据为 BatLiNet 的开发提供了可靠的基础。
图2：BatLiNet 的核心架构
BatLiNet 包括两个学习分支：
1. 单电池分支：
提取目标电池早期循环的容量-电压曲线特征，分析其内部退化模式。
2. 跨电池分支：
通过目标电池与多个参考电池的特征差异，捕捉寿命关联并增强预测能力。
两条分支的结果通过共享的线性层融合，最终形成高精度的寿命预测。
图3：模型性能对比
BatLiNet 在多个公开数据集上的表现全面优于传统方法（如随机森林、CNN）。实验结果显示，无论是在复杂老化条件下还是在跨化学体系的迁移任务中，BatLiNet 的误差（RMSE 和 MAPE）均显著低于其他模型，展现出卓越的稳定性和鲁棒性。
图4：跨化学体系的迁移能力
图4 展示了 BatLiNet 的通用性：研究通过丰富的 LFP 数据训练模型后，成功将其知识迁移至 NMC 和 LCO 等化学体系。这一能力显著提升了模型在稀缺数据条件下的适用性。
图5：模型在不同特征上的贡献分析
为验证 BatLiNet 的有效性，研究进行了多项消融实验。结果显示，跨电池学习分支对预测性能的提升尤为显著，而单电池学习分支则为复杂条件下的鲁棒性提供了重要保障。
Zhang, H., Li, Y., Zheng, S. et al. Battery lifetime prediction across diverse ageing conditions with inter-cell deep learning. Nat Mach Intell (2025). https://doi.org/10.1038/s42256-024-00972-x
免责声明：本公众号致力于分享最新科研资讯，相关内容仅供参考学习，所有转载内容，均不代表【科学10分钟】赞同其观点，不能完全保证其真实性。如若本公众号无意侵犯媒体或个人知识产权，请联系【科学10分钟】小编：19113530170，我们将立即予以删除，谢谢。
