Capacity Estimation and Knee Point Prediction Using Electrochemical Impedance Spectroscopy for Lithium Metal Battery Degradation via Machine Learning

介电谱 计算机科学 电池(电) 降级(电信) 电阻抗 锂(药物) 拐点 生物系统 机器学习 人工智能 材料科学 电化学 数学 化学 功率(物理) 工程类 电气工程 物理 医学 电信 几何学 电极 物理化学 内分泌学 量子力学 生物
作者
Qianli Si,Shôichi Matsuda,Yasunobu Ando,Toshiyuki Momma,Yoshitaka Tateyama
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
标识
DOI:10.1002/advs.202502336
摘要

Abstract Lithium‐metal batteries (LMBs) are emerging as a promising next‐generation energy storage due to their exceptionally high energy density. However, accurately predicting their performance remains challenging because of the complex degradation mechanisms. In this study, a machine learning (ML) framework is proposed that combines electrochemical impedance spectroscopy (EIS) with the XGBoost algorithm to develop two predictive models: one for estimating capacity degradation and another for detecting the knee point (KP)—a critical inflection point in the degradation trajectory. SHapley Additive exPlanations (SHAP) analysis is employed to interpret feature importance, revealing that low‐frequency imaginary impedance components—associated with diffusion‐limited processes such as lithium depletion and accumulation—are most influential for capacity estimation. Conversely, high‐frequency features related to charge transfer resistance play a dominant role in the KP detection. To reduce data complexity and improve model efficiency, the input by selecting specific frequency points based on SHAP values is further optimized. The optimized models exhibit comparable or improved accuracy compared to those using the whole EIS data and have reasonable performance on unseen test data. The findings highlight that EIS‐based ML models can accurately forecast heaslth of LMBs, providing deeper insights into their aging processes and enhancing battery management strategies.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
莳柒发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
大鱼完成签到 ,获得积分10
2秒前
ZiJay完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
3秒前
天天快乐应助huanhuan采纳,获得10
3秒前
13击发布了新的文献求助30
4秒前
Lee完成签到,获得积分10
4秒前
慕青应助yujing采纳,获得10
4秒前
zczczczczczc发布了新的文献求助10
4秒前
insissst完成签到,获得积分10
4秒前
zy发布了新的文献求助10
5秒前
G1997发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
无风海完成签到,获得积分10
6秒前
科研助手6应助唐xxx采纳,获得10
7秒前
8秒前
广发牛勿完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
任乐乐发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
科研通AI5应助Abandoner采纳,获得50
9秒前
眼睛大的傲菡完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
文耀海发布了新的文献求助10
10秒前
辛勤冰彤发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
Xx完成签到,获得积分10
12秒前
luzi完成签到,获得积分10
12秒前
小团子完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
13秒前
13秒前
Owen应助Kairios采纳,获得10
13秒前
14秒前
lanlan完成签到,获得积分10
14秒前
自觉的向日葵完成签到,获得积分10
14秒前
BenQiu发布了新的文献求助10
15秒前
高分求助中
Technologies supporting mass customization of apparel: A pilot project 600
Chinesen in Europa – Europäer in China: Journalisten, Spione, Studenten 500
Arthur Ewert: A Life for the Comintern 500
China's Relations With Japan 1945-83: The Role of Liao Chengzhi // Kurt Werner Radtke 500
Two Years in Peking 1965-1966: Book 1: Living and Teaching in Mao's China // Reginald Hunt 500
Epigenetic Drug Discovery 500
Pathology of Laboratory Rodents and Rabbits (5th Edition) 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3813543
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3357911
关于积分的说明 10389252
捐赠科研通 3075181
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1689197
邀请新用户注册赠送积分活动 812628
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 767237