Generative learning assisted state-of-health estimation for sustainable battery recycling with random retirement conditions

计算机科学 重新使用 估计 电池(电) 稀缺 生成模型 机器学习 生成语法 人工智能 工程类 电气工程 物理 经济 功率(物理) 微观经济学 系统工程 量子力学 废物管理
作者
Shengyu Tao,Ruifei Ma,Zixi Zhao,Gengyu Ma,Lin Su,Heng Chang,Yuou Chen,Haizhou Liu,Zheng Liang,Tingwei Cao,Haocheng Ji,Zhiyuan Han,Minyan Lu,H. Yang,Zongguo Wen,Jianhua Yao,Yu Rong,Guodan Wei,Yang Li,Xuan Zhang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 10154-10154 被引量:92
标识
DOI:10.1038/s41467-024-54454-0
摘要

Rapid and accurate state of health (SOH) estimation of retired batteries is a crucial pretreatment for reuse and recycling. However, data-driven methods require exhaustive data curation under random SOH and state of charge (SOC) retirement conditions. Here, we show that the generative learning-assisted SOH estimation is promising in alleviating data scarcity and heterogeneity challenges, validated through a pulse injection dataset of 2700 retired lithium-ion battery samples, covering 3 cathode material types, 3 physical formats, 4 capacity designs, and 4 historical usages with 10 SOC levels. Using generated data, a regressor realizes accurate SOH estimations, with mean absolute percentage errors below 6% under unseen SOC. We predict that assuming uniform deployment of the proposed technique, this would save 4.9 billion USD in electricity costs and 35.8 billion kg CO2 emissions by mitigating data curation costs for a 2030 worldwide battery retirement scenario. This paper highlights exploiting limited data for exploring extended data space using generative methods, given data can be time-consuming, expensive, and polluting to retrieve for many estimation and predictive tasks.
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