Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ученые узнали, как ускорить разработку безопасных аккумуляторов для электромобилей
Исследователи из Сколтеха и Института AIRI показали, как при помощи методов машинного обучения ускорить разработку новых материалов для твердотельных аккумуляторов. Нейросети оказались способны распознавать перспективные материалы для электролитов и защитных покрытий — ключевых элементов твердотельных аккумуляторов. По мере совершенствования эта технология может заменить литий-ионные аналоги в электромобилях и портативной электронике, что увеличит время автономной работы и снизит пожароопасность.
Исследование опубликовано в журнале npj Computational Materials и поддержано грантом РНФ.
Как и у литий-ионных аккумуляторов, у твердотельных есть положительный и отрицательный электроды, заряд между которыми переносится через электролит в процессе эксплуатации. Роль последнего в литий-ионных аккумуляторах выполняет проводящий ионы раствор. В твердотельных аккумуляторах электролит — это твердое вещество, проводящее ионы лития.
Твердотельные аккумуляторы пока не применяются в электромобилях, но автопроизводители соревнуются за первенство в их внедрении. Технология может увеличить запас хода примерно в полтора раза и значительно повысить пожаробезопасность. Одно из основных препятствий заключается в том, что ни один из существующих на сегодня твердых электролитов не удовлетворяет всем техническим требованиям. Поэтому поиск новых материалов продолжается.
«Мы показали, что с помощью графовых нейронных сетей можно выявлять новые материалы с высокой ионной проводимостью для твердотельных аккумуляторов следующего поколения. И делать это на порядки быстрее квантово-химических подходов — основного инструмента для теоретических предсказаний в материаловедении. Это значит, что разработка новых материалов для аккумуляторов может ускориться. Что мы и продемонстрировали, предсказав этими методами ряд защитных покрытий для твердотельных аккумуляторов», — рассказал первый автор работы, аспирант программы «Науки о материалах» и стажер-исследователь Центра энергетических технологий Сколтеха и младший научный сотрудник Института AIRI Артем Дембицкий.
Соавтор исследования, старший преподаватель Центра энергетических технологий Сколтеха Дмитрий Аксенов пояснил, зачем нужны защитные покрытия: «Металлический литий (анод) — очень сильный восстановитель, поэтому практически все существующие электролиты начинают восстанавливаться находясь с ним в контакте. А катодный материал — очень сильный окислитель. При окислении и восстановлении у электролитов разрушается структура, и это может привести либо к ухудшению рабочих характеристик аккумулятора, либо вовсе к короткому замыканию. Если добавить защитное покрытие, стабильное в контакте с катодом, анодом и электролитом, то этого можно избежать».
Алгоритмы машинного обучения позволяют ускорить расчеты ионной проводимости — ключевого свойства как для самого электролита, так и для его защитного покрытия. Вообще, скрининг материалов-кандидатов проходит поэтапно по целому ряду характеристик. В случае с материалом покрытия это — термодинамическая стабильность, электронная проводимость (должна быть низкой), электрохимическая стабильность, совместимость с электродами и электролитами, ионная проводимость и др. Причем расчет ионной проводимости является одним из наиболее ресурсоемких этапов. В начале отбора список кандидатов может включать десятки тысяч соединений-кандидатов, а в процессе отсева он сужается до нескольких лидеров.
Авторы работы выполнили поиск вариантов защитных покрытий для одного из наиболее перспективных электролитов твердотельных аккумуляторов — Li10GeP2S12. В результате ускоренного машинным обучением скрининга было выявлено несколько перспективных материалов защитного покрытия для этого электролита, например вещества с формулами Li3AlF6 и Li2ZnCl4.
Telegram 
Дзен 
VK От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
На юге Африки ученые обнаружили коллекцию небольших каменных стрел. С виду — обычные артефакты древнего человека. Но современные технологии позволили выявить их смертельный секрет. Эти наконечники, которым почти 60 тысяч лет, сохранили следы яда. Авторы нового исследования пришли к выводу, что древние охотники стали использовать яды намного раньше, чем считала наука.
Вопрос о том, можно ли считать чрезмерное увлечение физическими упражнениями аддиктивным поведением, остается дискуссионным. Ученые из Италии и Испании выяснили, что сильнее всего к такому компульсивному поведению склонны люди с чертами перфекционизма.
На юге Африки ученые обнаружили коллекцию небольших каменных стрел. С виду — обычные артефакты древнего человека. Но современные технологии позволили выявить их смертельный секрет. Эти наконечники, которым почти 60 тысяч лет, сохранили следы яда. Авторы нового исследования пришли к выводу, что древние охотники стали использовать яды намного раньше, чем считала наука.
Ученые десятилетиями ищут кости мамонтов, которые, по данным генетиков, могли дожить на материке до бронзового века. Очередная потенциальная находка с Аляски, считавшаяся остатками мамонтов, после проверки оказалась костями китов, умерших около двух тысяч лет назад.
От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
На скалистых берегах аргентинской Патагонии разворачивается настоящая драма. Магеллановы пингвины, долгое время чувствовавшие себя в безопасности на суше в своих многотысячных колониях, столкнулись с новым и беспощадным врагом. Их извечные морские страхи — касатки и морские леопарды — теперь блекнут перед угрозой, пришедшей из глубины материка. Виновник переполоха — грациозный и мощный хищник, недавно вернувшийся на эти земли после долгого изгнания.
Среди самых интригующих открытий космического телескопа «Джеймс Уэбб» — компактные объекты, получившие название «маленькие красные точки». Их видели только в самых дальних уголках Вселенной. Большинство возникло в первый миллиард лет после Большого взрыва, и ученые предполагали, что такие источники представляют собой небольшие компактные галактики. Однако международная команда астрономов пришла к иному выводу. Они предположили, что на самом деле «маленькие красные точки» — черные дыры, окруженные массивной газовой оболочкой.
Ученые задались вопросом: почему два расположенных по соседству спутника Юпитера такие разные, ведь на Ио повсеместно извергаются вулканы, а Европа полностью покрыта многокилометровой коркой льда. Есть версия, что Ио когда-то тоже была богата водой, но по итогам недавнего исследования это сочли неправдоподобным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно