Bằng cách đào tạo mô hình trên một tập dữ liệu nhỏ, nhóm nghiên cứu dự đoán được các tổ hợp hóa chất hiệu quả, có thể cải thiện hiệu suất của pin điện áp cao. Qua đó, đảm bảo pin hoạt động ở mức tốt nhất, mở đường cho các giải pháp năng lượng hiệu quả hơn, lâu dài hơn.

Sau khi đào tạo mô hình trên tập dữ liệu ban đầu gồm 28 chất phụ gia, các nhà nghiên cứu dự đoán được hiệu suất của 125 tổ hợp mới. Phương pháp này cho phép họ tránh được quy trình thử nghiệm mà họ ước tính sẽ mất từ ​​4 đến 6 tháng.

Theo suy nghĩ truyền thống, bạn cần nhiều dữ liệu để đào tạo một mô hình học máy, Hieu Doan, nhà khoa học tại Argonne cho biết. Nhưng nghiên cứu của nhóm cho thấy, bạn không cần nhiều dữ liệu để đào tạo mô hình dự đoán chính xác. Bạn chỉ cần bộ dữ liệu tốt để thực hiện đúng cách.

Nghiên cứu tập trung vào một loại pin, được gọi là LNMO (gồm lithium, niken, mangan và oxy). Loại pin này cung cấp dung lượng năng lượng cao hơn và không cần coban, một vật liệu có hạn chế về chuỗi cung ứng.

Nhưng pin LNMO hoạt động ở điện áp cao gần 5 volt, cao hơn giới hạn ổn định của hầu hết chất điện phân. Trong khi pin điện thoại di động và cell pin xe điện riêng lẻ thường hoạt động ở điện áp thấp, khoảng 4 volt. Đây là một thách thức vì chất điện phân và cực âm ở trạng thái năng lượng cao, có thể dẫn đến phân hủy.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học sử dụng chất phụ gia điện phân. Chất phụ gia hiệu quả sẽ phân hủy trong các chu kỳ ban đầu của pin để tạo thành giao diện ổn định trên các điện cực. Lớp này làm giảm điện trở và giảm sự suy thoái, từ đó có thể cải thiện hiệu suất của pin.

Việc xác định chất phụ gia phù hợp từ hàng trăm khả năng là một quá trình dài với các phương pháp truyền thống. Nhóm nghiên cứu của Argonne phát triển một mô hình học máy để thiết lập mối liên kết giữa cấu trúc hóa học của chất phụ gia với tác động của nó đến hiệu suất pin.

Bằng cách đào tạo mô hình trên một bộ 28 chất phụ gia được chọn lọc, hệ thống học cách nhận dạng các đặc điểm phân tử liên quan đến các chỉ số nhất định của pin, chẳng hạn như điện trở và dung lượng năng lượng. Sau đó, hệ thống áp dụng điều này để sàng lọc 125 hóa chất mới, xác định một số chất phụ gia cải thiện hiệu suất pin so với các chất phụ gia trong tập dữ liệu ban đầu.