電池研發(fā)具有多場景、多尺度、多技術(shù)棧等特點(diǎn)，是典型的跨尺度科學(xué)研究體系。AI for Science（AI4S）在解決電池研發(fā)難題、加快新能源材料開發(fā)效率方面應(yīng)用潛力巨大。中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高在2024科學(xué)智能峰會期間接受專訪表示，大語言模型和AI for Science相結(jié)合，共同應(yīng)對數(shù)字世界和物理世界，處理宏觀世界和微觀世界的不同問題，可以大幅提升新能源材料創(chuàng)新效率，加速固態(tài)電解質(zhì)材料等新一代新能源材料的創(chuàng)新。
AI4S全鏈路賦能電池開發(fā)管理
從電池材料研發(fā)、設(shè)計到最終的性能管理，AI在這一系列關(guān)鍵環(huán)節(jié)都扮演重要角色。
“在電池材料方面，以前實際上所有的材料研發(fā)都是試錯型的，耗費(fèi)大量的人工，周期太長，效率太低?，F(xiàn)在有了人工智能，就可以改變以前的研發(fā)范式。”歐陽明高說，現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)全過程的自動材料設(shè)計，比如自動化的實驗、表征、仿真、制備，實現(xiàn)全流程智能化，大大提高了高難度新型電池的研發(fā)效率。
AI for Science不僅為新能源電池的材料研發(fā)帶來顛覆式變革，據(jù)歐陽明高介紹，它在推動電池設(shè)計、制造、管理等各個層面也大有用武之地。
在設(shè)計層面，正從原先的試錯法的設(shè)計，到基于仿真的設(shè)計，現(xiàn)在正在向自動化設(shè)計方向發(fā)展，通過高效率、低成本的這種設(shè)計方式降本增效。
在工藝方面，從前端的漿料攪拌、涂覆，到中間的化成分容及后段的整個工藝流程，以前也是試錯式、靠經(jīng)驗，現(xiàn)在可以進(jìn)行全鏈條工藝的仿真，通過數(shù)字孿生把所有的工藝參數(shù)事先都選好。在生產(chǎn)線的質(zhì)量控制方面，通過大數(shù)據(jù)分析、超聲波檢測等產(chǎn)出的圖像，可通過人工智能在圖像和品質(zhì)之間建立起復(fù)雜的關(guān)系。
在電池的應(yīng)用過程中，人工智能大模型、數(shù)字孿生等方法，能夠進(jìn)行安全預(yù)警和壽命估計，尤其是提高快速充電全生命周期安全性。新能源汽車電池系統(tǒng)也是一種儲能裝置，未來怎樣把大量的汽車電池聚合起來，變成虛擬電廠，也需要應(yīng)用人工智能技術(shù)。
AI是固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的“加速器”
近年來，一系列支持固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策出臺。固態(tài)電池被列入新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃并提出加快研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，固態(tài)電池等標(biāo)準(zhǔn)體系研究正加快推進(jìn)。
固態(tài)電池的研發(fā)是全球矚目的焦點(diǎn)，海內(nèi)外眾多車企紛紛加大技術(shù)研發(fā)投入，并計劃在2030年左右甚至更早實現(xiàn)量產(chǎn)。
歐陽明高認(rèn)為，人工智能是固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的“加速器”，未來要逐步解決電解質(zhì)，復(fù)合負(fù)極、復(fù)合正極等技術(shù)難題。
“每公斤500瓦時以上，每升1000瓦時，也就是每升一度電的這種高比能量的全固態(tài)電池開發(fā)難度是非常大的。”歐陽明高認(rèn)為，單靠以前的傳統(tǒng)方法，無法解決高比能量全固態(tài)電池在材料、界面、電極、電池等層面的挑戰(zhàn)，無法快速實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
理想的高比能量的全固態(tài)電池距離大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化還有一定時間，在歐陽明高看來，這個時間的長短跟我們?nèi)绾伟讶斯ぶ悄芊妒揭M(jìn)來，或者用得好壞關(guān)系極大。“至少到目前為止，能量密度在500瓦時以上每公斤、1000瓦時以上每公斤電池的循環(huán)壽命，要達(dá)到所要求的2000次左右，成本還不能太高，充電還要很快，安全還要很好，要全方位超越傳統(tǒng)電池，這樣的固態(tài)電池目前還不存在，我們還需要一步一步、相當(dāng)長時間的努力。我相信AI會加速這個過程。”
發(fā)展固態(tài)電池保持全球競爭優(yōu)勢
根據(jù)中國汽車流通協(xié)會乘用車市場信息聯(lián)席分會的數(shù)據(jù)，7月份國內(nèi)新能源車零售滲透率51.1%。這是新能源乘用車國內(nèi)月度零售量首次超過燃油乘用車。
歐陽明高認(rèn)為，新能源汽車將經(jīng)歷電動化、智能化和低碳化三個階段。電動化的趨勢還將繼續(xù)延續(xù)，再加上自動駕駛、車網(wǎng)互動，未來這種電動車能夠成為儲能裝置，充電幾乎不花錢，甚至還能掙錢。大概到2035年，隨著三個階段都完成，將基本實現(xiàn)對燃油車的完全替代。
未來十年，在新能源車不斷演進(jìn)的過程中，全固態(tài)電池的一個重要作用就是不斷優(yōu)化電池性能。
在歐陽明高看來，固態(tài)電池作為一種革新性的新能源技術(shù)，更多是對現(xiàn)在的電池進(jìn)一步優(yōu)化。“這個優(yōu)化并不是說是一個完全顛覆性的，它是對現(xiàn)有電池的優(yōu)化，并不意味著現(xiàn)在的電池就完全不好。”他提到，我們不太可能期待全固態(tài)電池一上來就全方位超過現(xiàn)在的電池，而是一個不斷優(yōu)化升級的過程。
此外，在歐陽明高看來，全固態(tài)電池的另一個更大的戰(zhàn)略意義在于防止中國動力電池在下一輪國際競爭中被顛覆的風(fēng)險?，F(xiàn)在新能源動力電池這個體系，是由我們主導(dǎo)和引領(lǐng)的，要保持住這種優(yōu)勢，防止被超越。
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