Application of deep learning for informatics aided design of electrode materials in metal-ion batteries

电池(电) 计算机科学 深度学习 吞吐量 人工智能 贝叶斯优化 人工神经网络 多层感知器 机器学习 电压 材料科学 电气工程 无线 工程类 物理 电信 功率(物理) 量子力学
作者
Bin Ma,Lisheng Zhang,Wentao Wang,Hanqing Yu,Xianbin Yang,Siyan Chen,Huizhi Wang,Xinhua Liu
出处
期刊:Green Energy & Environment [KeAi]
卷期号:9 (5): 877-889 被引量:37
标识
DOI:10.1016/j.gee.2022.10.002
摘要

To develop emerging electrode materials and improve the performances of batteries, the machine learning techniques can provide insights to discover, design and develop battery new materials in high-throughput way. In this paper, two deep learning models are developed and trained with two feature groups extracted from the Materials Project datasets to predict the battery electrochemical performances including average voltage, specific capacity and specific energy. The deep learning models are trained with the multilayer perceptron as the core. The Bayesian optimization and Monte Carlo methods are applied to improve the prediction accuracy of models. Based on 10 types of ion batteries, the correlation coefficients are maintained above 0.9 compared to DFT calculation results and the mean absolute error of the prediction results for voltages of two models can reach 0.41 V and 0.20 V, respectively. The electrochemical performance prediction times for the two trained models on thousands of batteries are only 72.9 ms and 75.7 ms. Besides, the two deep learning models are applied to approach the screening of emerging electrode materials for sodium-ion and potassium-ion batteries. This work can contribute to a high-throughput computational method to accelerate the rational and fast materials discovery and design.
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