Early prediction of lithium-ion battery degradation with a generative pre-trained transformer

降级(电信) 变压器 计算机科学 估计员 非线性系统 电池(电) 可靠性工程 均方预测误差 加速老化 颗粒过滤器 生成语法 均方误差 预测建模 预测性维护 训练集
作者
Jincheng Hu,Pengyu Fu,Zhongbao Wei,Yanjun Huang,Juliana Early,Ashley Fly,Yuanjian Zhang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:17 (1): 126-126 被引量:5
标识
DOI:10.1038/s41467-025-66819-0
摘要

The early detection of degradation in lithium-ion batteries (LIBs) is crucial for effective predictive maintenance and recycling. However, accurately predicting the future degradation of LIBs in early stage is challenging due to the barely noticeable performance changes at initial charging cycles and the long-term nonlinear degradation pattern. In this work, we propose a two-stage early-stage degradation prediction method, BatteryGPT, which employs a Generative Pre-trained Transformer (GPT) to autoregressively predict the charging data of entire lifecycle and a state-of-health (SOH) estimator to correlates the predicted charging data with ageing features in LIBs. The validation demonstrates that BatteryGPT can predict the future LIB degradation with high accuracy using early charging data, before any capacity degradation is evident. Predicting with the first 30% of the battery lifetime, BatteryGPT significantly outperforms baselines, achieving a root mean square error (RMSE) of 0.213% for SOH variation prediction, and mean absolute percent errors (MAPE) of 2.30% and 1.18% for knee point and EOL predictions. Even predicting with the first 5% of lifetime charging data, BatteryGPT demonstrates strong early-stage prediction performance.
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