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青年才俊!他,师从崔屹/胡勇胜,一作发3篇Nature Energy,迎来第4篇Nature大子刊!AI革新电池寿命预测!

微算云平台  · 公众号  ·  · 2025-01-18 08:30

正文

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研究背景
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具有重要意义,但由于老化过程涉及循环协议、环境温度、电极材料等多种复杂因素,传统预测方法难以兼顾精度和广泛适用性。
成果简介
微软研究院Han Zhang、李钰琦 (博士毕业于中科院物理所,目前为斯坦福大学博士后研究员 )、Shun Zheng、 Jiang Bian等联合发布的最新研究成果,近日发表在国际机器学习领域 TOP 期刊 Nature Machine Intelligence。 该研究提出了一种全新的深度学习框架 BatLiNet,专注于解决复杂老化条件下的电池寿命预测难题。
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),对模型进行了全面测试。结果表明,BatLiNet 在多样化老化条件下均表现出卓越的预测能力,并展示了深度学习在能源领域应用的巨大潜力。此次研究的发布,再次为电池与人工智能的交叉领域注入了新动力,也为未来储能技术的智能化发展提供了重要参考。
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。
图文导读
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。






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