Dychmygwch seicig yn dweud wrth eich rhieni, ar y diwrnod y cawsoch eich geni, pa mor hir y byddech chi'n byw. Mae profiad tebyg yn bosibl i gemegwyr batri sy'n defnyddio modelau cyfrifiadurol newydd i gyfrifo oes batris yn seiliedig ar gyn lleied â chylch sengl o ddata arbrofol.

Mewn astudiaeth newydd, mae ymchwilwyr yn Labordy Cenedlaethol Argonne Adran Ynni'r Unol Daleithiau (DOE) wedi troi at bŵer dysgu peirianyddol i ragweld oes ystod eang o gemegau batri gwahanol. Drwy ddefnyddio data arbrofol a gasglwyd yn Argonne o set o 300 o fatris sy'n cynrychioli chwe chemeg batri gwahanol, gall y gwyddonwyr benderfynu'n gywir pa mor hir y bydd gwahanol fatris yn parhau i gylchredeg.

Mae ymchwilwyr Argonne wedi defnyddio modelau dysgu peirianyddol i wneud rhagfynegiadau o oes cylchred batri ar gyfer ystod eang o gemegau gwahanol. (Delwedd gan Shutterstock/Sealstep.)

Mewn algorithm dysgu peirianyddol, mae gwyddonwyr yn hyfforddi rhaglen gyfrifiadurol i wneud casgliadau ar set gychwynnol o ddata, ac yna'n cymryd yr hyn y mae wedi'i ddysgu o'r hyfforddiant hwnnw i wneud penderfyniadau ar set arall o ddata.

“Ar gyfer pob math gwahanol o gymhwysiad batri, o ffonau symudol i gerbydau trydan i storio grid, mae oes batri o bwys sylfaenol i bob defnyddiwr,” meddai’r gwyddonydd cyfrifiadurol o Argonne, Noah Paulson, awdur yr astudiaeth. ​“Gall gorfod cylchdroi batri filoedd o weithiau nes iddo fethu gymryd blynyddoedd; mae ein dull yn creu math o gegin brawf gyfrifiadurol lle gallwn sefydlu’n gyflym sut y bydd gwahanol fatris yn perfformio.”

“Ar hyn o bryd, yr unig ffordd i werthuso sut mae capasiti batri yn pylu yw cylchdroi’r batri mewn gwirionedd,” ychwanegodd electrocemegydd Argonne Susan “Sue” Babinec, awdur arall yr astudiaeth. “Mae’n ddrud iawn ac mae’n cymryd amser hir.”

Yn ôl Paulson, gall y broses o sefydlu oes batri fod yn anodd. ​“Y gwir amdani yw nad yw batris yn para am byth, ac mae pa mor hir maen nhw'n para yn dibynnu ar y ffordd rydyn ni'n eu defnyddio, yn ogystal â'u dyluniad a'u cemeg,” meddai. ​“Hyd yn hyn, nid oes ffordd wych o wybod pa mor hir y bydd batri yn para. Bydd pobl eisiau gwybod pa mor hir sydd ganddyn nhw cyn bod yn rhaid iddyn nhw wario arian ar fatri newydd.”

Un agwedd unigryw ar yr astudiaeth yw ei bod yn dibynnu ar waith arbrofol helaeth a wnaed yn Argonne ar amrywiaeth o ddeunyddiau catod batri, yn enwedig catod patent Argonne sy'n seiliedig ar nicel-manganîs-cobalt (NMC). ​“Roedd gennym fatris a oedd yn cynrychioli gwahanol gemegau, sydd â gwahanol ffyrdd y byddent yn diraddio ac yn methu,” meddai Paulson. ​“Gwerth yr astudiaeth hon yw ei bod wedi rhoi signalau inni sy'n nodweddiadol o sut mae gwahanol fatris yn perfformio.”

Mae gan astudiaeth bellach yn y maes hwn y potensial i arwain dyfodol batris lithiwm-ion, meddai Paulson. ​“Un o’r pethau y gallwn ei wneud yw hyfforddi’r algorithm ar gemeg hysbys a’i gael i wneud rhagfynegiadau ar gemeg anhysbys,” meddai. ​“Yn ei hanfod, gall yr algorithm ein helpu i gyfeiriad cemegau newydd a gwell sy’n cynnig oes hirach.”

Yn y modd hwn, mae Paulson yn credu y gallai'r algorithm dysgu peirianyddol gyflymu datblygiad a phrofi deunyddiau batri. ​“Dywedwch fod gennych ddeunydd newydd, ac rydych chi'n ei gylchredeg ychydig o weithiau. Gallech ddefnyddio ein algorithm i ragweld ei hirhoedledd, ac yna gwneud penderfyniadau ynghylch a ydych chi am barhau i'w gylchredeg yn arbrofol ai peidio.”

“Os ydych chi'n ymchwilydd mewn labordy, gallwch chi ddarganfod a phrofi llawer mwy o ddefnyddiau mewn cyfnod byrrach oherwydd bod gennych chi ffordd gyflymach o'u gwerthuso,” ychwanegodd Babinec.

Papur yn seiliedig ar yr astudiaeth, ​“Galluogodd peirianneg nodweddion ar gyfer dysgu peirianyddol ragfynegi oes batri yn gynnar,” ymddangosodd yn rhifyn ar-lein Chwefror 25 o’r Journal of Power Sources.

Yn ogystal â Paulson a Babinec, mae awduron eraill y papur yn cynnwys Joseph Kubal o Argonne, Logan Ward, Saurabh Saxena a Wenquan Lu.

Ariannwyd yr astudiaeth gan grant Ymchwil a Datblygu dan Gyfarwyddyd Labordy Argonne (LDRD).