蓋世汽車訊 一些人認為氟離子電池可以與鋰電池相媲美，甚至可以替代鋰離子電池。據(jù)外媒報道，研究人員利用機器學習可快速發(fā)現(xiàn)一些有前景的氟離子電池材料，以加速開發(fā)這類電池。

（圖片來源：nature）

理論上來說，無論是對電動汽車，還是消費電子產(chǎn)品等設(shè)備來說，氟離子系統(tǒng)都是理想的電池選項。因為這種電池重量輕、體積小，具有高度穩(wěn)定性。比起鋰離子電池中使用的鋰和鈷，氟的成本更低。更重要的是，與鋰離子技術(shù)相比，計算顯示氟離子電池具有更高的存儲容量。

然而，氟離子電池研究仍處于起步階段，2011年才出現(xiàn)關(guān)于其首個實驗示例的報道。這類電池通過氟離子運動進行充放電，但目前已知能夠傳導氟離子的材料不多，相關(guān)研究進展緩慢。在這種情況下，尋找用于氟離子電池的最佳材料成為一個挑戰(zhàn)性問題。

最近，在美國北卡羅來納大學教堂山分校（University of North Carolina at Chapel Hill），Scott Warren實驗室的研究人員設(shè)計了一種機器學習方法，可以利用超級計算機，快速精準地計算出氟離子在任何含氟晶體中移動的難易度。該團隊最初通過常見的分層算法（hierarchical calculation method），從包含14萬種已知材料的數(shù)據(jù)庫中進行篩選，使其縮減至1萬種含氟候選材料。

Warren表示：“由于對氟離子導體的研究不多，研究人員根本不知道在1萬種導體中找最佳候選項的附加標準是什么。”這意味著一些有前景的材料在被其他標準識別之前，可能會被單一標準否定，因此需要采用新策略。

“最終，這一解決方案變得非常簡單，即對結(jié)構(gòu)進行分級，而不是刪除?！毖芯咳藛TJack Sundberg表示，“在體育運動中，球隊排名會在新賽季發(fā)生巨大變化。在這里，隨著對氟化物擴散狀態(tài)的了解更加深入，結(jié)構(gòu)分級也會更新?！?/p>

首先，研究人員從1萬個候選項中隨機選擇300種材料，并對每種材料的氟傳輸能力進行精準計算；這些基準計算（每種材料需要一周）被用來訓練系統(tǒng)，以開發(fā)更快的計算版本（每種材料只需一小時）；接著，將該計算版本用于其他材料，以快速精準地確定其氟離子傳導性能。這項技術(shù)能夠確定其他已知氟化物導體，這讓研究小組對其結(jié)果充滿信心。

Warren表示：“比起鋰離子電池中使用的材料，許多材料似乎具有更好的導體性能。其中一種材料是含氟的鋅鈦化合物ZnTiF6。這種材料的成本很低，具有優(yōu)異的氟傳導性能，是一種很有前途的氟離子電池電解質(zhì)。研究人員剛剛為一些表現(xiàn)最出色的組分提交了專利。”

研究人員認為，受益于這項工作，固態(tài)化學實驗界可以先集中精力探討以計算方式篩選出來的組合物，從而加快材料的發(fā)現(xiàn)過程。Sundberg表示，很快將對包括ZnTiF6在內(nèi)的材料進行測試。“計算表明這些材料比較穩(wěn)定，并且可以合成。實驗室的其他一些學生正在進行實驗合成，并測試其性能?！?/p>

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