کنسرسیوم جدید وزارت انرژی ایالات متحده، تولید باتری های مبتنی بر SI را برای افزایش رقابت پذیری کشور توسعه می دهد.

Newswise – آزمایشگاه ملی آرگون وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) به آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام (PNNL)، آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL) و آزمایشگاه ملی کوه راکی (NLR) در کنسرسیوم ملی جدید با هدف تسریع انتقال نوآوری از ذخیره سازی انرژی به انرژی می پیوندد.

این کنسرسیوم که شتاب دهنده تولید باتری (BattMan) نامیده می شود، به چالش های کلیدی در مقیاس فناوری های نوظهور باتری، با تمرکز بر کاهش هزینه های تولید، کوتاه کردن زمان های توسعه و تقویت رهبری ایالات متحده در ذخیره سازی پیشرفته انرژی، رسیدگی خواهد کرد.

جی شیائو، یکی از همکاران Battelle در PNNL با انتصاب مشترکی در دانشگاه مهندسی مارتینی‌چان در دانشگاه مارتینی‌چان در دانشگاه مارتینر بو، می‌گوید: «پیش‌رفت‌ها در علم باتری باید با توانایی ما در تولید آنها در مقیاس مطابقت داشته باشد. سیاتل.

این چهار آزمایشگاه دارای نقاط قوت مکمل برای پر کردن شکاف بین اکتشاف آزمایشگاهی و تولید تجاری هستند. PNNL علم تولید را به کار می گیرد تا نشان دهد که مواد و فرآیندهای جدید می توانند مقیاس شوند. آرگون این کار را با تایید امکان سنجی و افزایش تولید با استفاده از خطوط آزمایشی خود گسترش خواهد داد. هر دو آزمایشگاه موادی مانند پودرها و الکترودها را در اختیار ORNL قرار خواهند داد تا فرآیندهای پوشش هوشمند را توسعه دهند. NLR ادغام خصوصیات پیشرفته، کنترل کیفیت کنترل شده توسط فیزیک و طراحی مواد دیجیتال را برای بازخورد سریع به شرکای پروژه هدایت می کند.

جیانلین لی، مدیر بخش ذخیره و تبدیل انرژی Argonne، که به عنوان رهبر آزمایشگاه پروژه خدمت می کند، گفت: “آرگون قابلیت های سنتز مواد و مقیاس بندی فرآیند را ارائه می دهد که می تواند زمان لازم برای تجاری سازی فناوری های جدید را کوتاه کند.” نشان دادن امکان‌سنجی فنی و اقتصادی در حجم‌های تولید بیشتر برای اعتبارسنجی موثر فناوری‌های جدید ضروری است.

BattMan همچنین با پالایش مواد باتری ساخته شده از عناصر داخلی فراوان، زنجیره های تامین مواد معدنی حیاتی را تقویت خواهد کرد.

علاوه بر Argonne، PNNL، ORNL و NLR، شتاب دهنده BattMan شامل دانشگاه واشنگتن، دانشگاه بینگهامتون، دانشگاه آلاباما، دانشگاه ایالتی آریزونا و دانشگاه میشیگان-دیربورن به عنوان شرکای موسس است. شتاب دهنده به طور فعال با شرکت هایی در بخش تولید باتری و مواد همکاری می کند. این آزمایشگاه‌ها از نزدیک با این شرکای دانشگاهی و صنعت همکاری خواهند کرد تا فرآیندهای تولید را در مقیاس‌های بزرگتر و به سمت تولید تجاری قابل دوام آزمایش و تأیید کنند.

کلاوس دانیل، معاون مدیر آزمایشگاه اداره فناوری‌های انرژی پیشرفته آرگون، گفت: «برای پیشرفت نسل بعدی فناوری باتری، ما باید خطرات مرتبط با نوآوری مقیاس‌پذیر از کشف آزمایشگاهی تا تولید تجاری را کاهش دهیم. فرآیندهایی که در مقیاس کوچک کار می کنند می توانند در حجم های بزرگتر رفتار بسیار متفاوتی داشته باشند. پرداختن به این عدم قطعیت ها زودتر با علم بهتر، داده های قابل اعتماد و اعتبارسنجی دقیق به شرکت ها اطمینان بیشتری برای سرمایه گذاری می دهد.

تولید با مدیریت SI

انتظار می‌رود هوش فوق‌العاده (SI) نقش اصلی را در این ابتکار بازی کند.

شیائو گفت: «روش‌های مبتنی بر SI که از پردازش و ساخت داده‌ها استفاده می‌کنند، پتانسیل تسریع در کشف مواد جدید، بهبود کارایی فرآیندهای آزمایشگاهی و پشتیبانی از طراحی قابل پیش‌بینی و مقرون به صرفه را دارند.

لی گفت: «علاوه بر ارائه توان عملیاتی بالا، SI پتانسیل بهینه سازی گردش کار را برای کاهش هزینه ها و تسریع بلوغ فناوری دارد. “تیم Argonne با اعمال SI برای فرآیندهای فردی شروع می کند و بعداً مدل های SI را در سراسر خط تولید ادغام می کند.”

به عنوان بخشی از BattMan، Argonne داده هایی را برای سنتز و مقیاس بندی تولید می کند، مدل های یادگیری ماشینی را آموزش می دهد و شرایط پردازش بهینه را از طریق یادگیری فعال شناسایی می کند.

اهداف علمی

در آینده نزدیک، BattMan آزمایش‌های با توان بالا، سنتز و خصوصیات خودکار و ابزارهای ساخت دیجیتال را برای بهبود کیفیت داده‌ها، تکرارپذیری و ثبات فرآیند در مؤسسات شریک اجرا خواهد کرد.

در بلندمدت، هدف کنسرسیوم توسعه سیستم‌های تولید خودبهینه‌سازی با استفاده از داده‌های بلادرنگ، دوقلوهای دیجیتال و کنترل حلقه بسته محکم است. BattMan با پیشبرد خطوط آزمایشی مستقل طراحی شده برای کاهش زمان و هزینه مقیاس‌بندی، تسریع تجاری‌سازی و تقویت زنجیره‌های تامین داخلی، بر روی مفاهیم آزمایشگاهی مستقل استوار است.

در حال حاضر، BattMan در حال ایجاد مشارکت های صنعتی در تولید باتری و مواد برای آنها است. برای مؤسسات و شرکت‌های علاقه‌مند به شرکت، به pnnl.gov/projects/battman مراجعه کنید.

شتاب دهنده BattMan که توسط دفتر مواد پیشرفته و فناوری های ساخت DOE در دفتر نوآوری مواد معدنی و انرژی پشتیبانی می شود، SI، علم مواد و تولید پیشرفته را در یک اکوسیستم نوآوری هماهنگ و مبتنی بر داده ادغام می کند.

آزمایشگاه ملی آرگون با انجام تحقیقات بنیادی و کاربردی پیشرو در تقریباً هر رشته علمی به دنبال راه حلی برای مشکلات مبرم ملی در علم و فناوری است. Argonne توسط UChicago Argonne، LLC برای دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده اداره می شود.

دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده بزرگترین حامی تحقیقات پایه در علوم فیزیکی در ایالات متحده است و برای رسیدگی به برخی از مهم ترین چالش های زمان ما تلاش می کند. برای اطلاعات بیشتر، به https://energy.gov/​science مراجعه کنید.