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能源儲(chǔ)存是許多快速發(fā)展的可持續(xù)技術(shù)的重要組成部分，包括電動(dòng)汽車和可再生能源發(fā)電。盡管鋰離子電池（LIB）主導(dǎo)著當(dāng)前的市場(chǎng)，但鋰是一種相對(duì)稀缺且昂貴的元素，給經(jīng)濟(jì)和供應(yīng)的穩(wěn)定性帶來了挑戰(zhàn)。因此，世界各地的研究人員正在試驗(yàn)用更豐富的材料制成的新型電池。 鈉離子電池使用鈉離子作為能量載體，由于鈉含量豐富，安全性更高，成本可能更低，因此是鋰離子電池的一個(gè)有前景的替代品。特別是，含鈉的過渡金屬層狀氧化物（NaMeO2）是鈉離子電池正極的理想材料，具有卓越的能量密度和容量。然而，對(duì)于由幾種過渡金屬組成的多元素層狀氧化物，其可能的組合數(shù)量之多使得尋找最佳組合既復(fù)雜又耗時(shí)。即使過渡金屬的選擇和比例發(fā)生微小的變化，也會(huì)導(dǎo)致晶體形態(tài)的顯著變化，從而影響電池的性能。 最近，由日本東京理科大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組在一項(xiàng)研究中利用機(jī)器學(xué)習(xí)來簡(jiǎn)化對(duì)有前途的NaMeO2成分的篩選。他們的研究成果最近在線發(fā)表在《材料化學(xué)雜志A》（Journal of Materials Chemistry A）上。 該團(tuán)隊(duì)試圖自動(dòng)篩選各種O3型NaMeO2材料中的元素組成。為此，他們首先建立了一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包括100個(gè)樣品，涵蓋了68種不同的成分。然后，研究人員使用該數(shù)據(jù)庫(kù)訓(xùn)練了一個(gè)模型，該模型結(jié)合了幾種機(jī)器學(xué)習(xí)算法和貝葉斯優(yōu)化，以進(jìn)行有效的搜索。該模型的目標(biāo)是了解工作電壓、容量保持（壽命）和能量密度等特性如何與NaMeO2層狀氧化物的組成相關(guān)，并預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)這些特性所需的最佳元素比例。 使用機(jī)器學(xué)習(xí)來識(shí)別有前景的材料是材料科學(xué)中日益增長(zhǎng)的趨勢(shì)，因?yàn)樗梢詭椭茖W(xué)家大大減少篩選新材料所需的實(shí)驗(yàn)次數(shù)和時(shí)間。這項(xiàng)研究中提出的策略可以加速下一代電池的開發(fā)，可能會(huì)徹底改變儲(chǔ)能技術(shù)。 《每日科學(xué)》網(wǎng)站（www.sciencedaily.com） |
