科学家们对大规模电池“基因组”项目充满热情

差不多 32 年前，也就是 1990 年 10 月，科学家们启动了一项雄心勃勃的人类基因组图谱绘制项目，该项目最终取得了成功，该项目涉及对构成人类的 DNA 进行测序。该项目于 2003 年结束，但就在去年，研究人员宣布更新了我们的基因组图谱及其 30 多亿个碱基对，这些碱基对由腺嘌呤和胸腺嘧啶等氢键分子组成。

与人类和其他生物不同，电池没有 DNA。锂离子电池单元中没有染色体。但随着世界寻求脱碳方法，它们对社会的重要性不容小觑——锂离子电池为电动汽车提供动力，有助于电网存储，甚至可用于推动新型飞机进行短途飞行。

在本月初发表于《焦耳》杂志的一篇论文中，一组 28 名科学家呼吁开展“电池数据基因组”项目。以下是他们提出这一建议的原因以及意义。

“世界需要它，”该论文的作者之一、伊利诺伊州阿贡国家实验室固定能源存储（想想：电网中的电池存储）项目负责人 Susan Babinec 说道。“世界需要可再生能源，深度脱碳依赖于一系列技术。”

当然，其中一项技术就是电池，它不仅用于电动汽车，还用于一些关键任务，比如在阳光充足时储存可再生能源产生的电力，以供日后使用。“电池的设计非常困难，制造也同样困难，所以我们已经取得了长足的进步，现在我们可以肯定，储能可以帮助深度脱碳，”她补充道。

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那么该项目将收集什么样的信息呢？“电池数据基因组实际上就是要利用全部知识，”该论文的另一位合著者、爱达荷国家实验室的部门经理 Eric Dufek 说。这听起来可能有很多信息，论文对该项目进行的描述更加具体，目标是“一项收集大量电池数据库的全球计划”，作者写道。

目标是让数据脱离孤岛，并实现格式标准化；这样，就可以使用机器学习来寻找模式。杜菲克说：“即使你不想完全公开所有数据，也要确保人们有适当的协议和程序，这样共享起来会更容易。”

该项目将要研究的一个关键电池数据与“电池性能如何”的问题有关，Babinec 说道。“我们都知道电池会随着时间的推移而失去容量，但其容量损失的方式取决于大约四五个不同的变量，因此我们称之为路径依赖性退化。很难确切知道它会如何失效。”这类信息至关重要，因为电网中昂贵的电池存储装置理想情况下应该在其设计的位置长期工作，完成其预期的工作。

她说，电池充电和放电时的电压和电流信息“就像秘密代码，是循环寿命的 DNA”。

此类信息可以帮助电池专家确定，如果以不同的方式使用电网存储，其使用寿命可以有多长，例如，存储太阳能电池板产生的四小时能量并在夜间释放，而不是存储更多在紧急情况下使用的能量。或者，考虑从电动汽车中取出旧电池组，然后以固定方式将其用于储能，Babinec 想知道。结果会怎样？该项目旨在帮助解答这些问题。

重要的是，该计划并非试图让人们分享专有信息，这就是电池性能成为主要关注领域的原因。“当你开始谈论一切细节时，人们会变得更加敏感，”杜菲克说。理想情况下，信息应该存放在不同的枢纽，而不是一个中心位置。

除了阿贡国家实验室和爱达荷国家实验室外，该论文的作者还来自牛津大学、卡内基梅隆大学、加州丰田研究所和夏威夷大学等机构。

最终，目标涉及回答这个问题：“我们如何设计并找到一种方法来更快地制造更好的电池，以便我们能够产生影响？”杜菲克说。