Энэ нууцлалыг хамгаалсан хиймэл оюун ухаан нь зайны хаягдлыг ашигтай болгох боломжтой

Зохиогчид: Шенгю Тао Хайжу Лю Чонгбо Сун Хаоченг Жи Гуанжун Жи Жиюан Хан Рунхуа Гао Жун Ма Руйфей Ма Юоу Чен Шийи Фу Ю Ван Яожие Сун Ю Ронг Сюан Жан Гуанмин Жоу Хонгбин Сун Хураангуй Катодын материалууд нь ялгаатай, эмх цэгцгүй хуучин батерей нь ка томд тусгай шинж чанартай байдгаас шалтгаалж шууд дахин боловсруулах үйл явцыг хязгаарладаг. Хуучин батерейн эрэлт нэмэгдэж байгаа нь үр ашигтай шууд дахин боловсруулалтыг хийхэд нарийн ангилалт шаардлагатай боловч үйл ажиллагааны түүх, үйлдвэрлэгч, мэдээллийн нууцлалыг хадгалах зэрэг нь дахин боловсруулагч (мэдээлэл эзэмшигчид) -ийн хувьд тулгардаг сорилтууд юм. Энд бид 5 катодын материал, 7 үйлдвэрлэгчийг хамарсан 130 литийн-ион батерейн өвөрмөц өгөгдлөөс, холбооны машин сургалтын арга нь дахин боловсруулалтын хамтрагчдын мэдээллийн нууцлалыг хамгаалж, өмнөх үйл ажиллагааны мэдээлэлгүйгээр эдгээр хуучин батерейг ангилж чаддаг болохыг харуулж байна. Эцэст нь ашигласан цэнэг/суллах мөчлөгөөс авсан шинж чанаруудыг ашигласнаар манай загвар нь цахилгаан болон жигд бус батерей дахин боловсруулах нөхцөлд тус тус 1% ба 3% катодын ангиллын алдаатай байдаг нь манай шинэлэг Вассерштейний зайны санал хураалтын стратегийн үр дүн юм. Эдийн засгийн хувьд санал болгосон арга нь батерейг нарийн ангилахын үнэ цэнийг бататгаж, батерейг тогтвортой дахин боловсруулах салбарыг хөгжүүлэхэд хувь нэмэр оруулна. Энэхүү судалгаа нь янз бүрийн эх үүсвэрээс авсан нууцлалд мэдрэмтгий мэдээллийг ашиглан, хуваагдсан системийн хувьд хамтын, нууцлалыг хүндэтгэсэн шийдвэр гаргалтыг дэмжих шинэ парадигмыг нээнэ. Танилцуулга Литийн-ион батерей (LIB) нь эрчим хүчний хадгалах төхөөрөмж болж, үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлээс эхлээд өдөр тутмын амьдралд хүртэл өргөн хэрэглэгдэж байна. 2030 он гэхэд LIB-ийн дэлхийн үйлдвэрлэлийн хэмжээ 1.3 ТВт-аас давна гэсэн таамаг байна , энэ үед батерейн эрэлт нэмэгдэхийн хэрээр лити, кобальт зэрэг чухал металын нөөц хомсдоно , . Гэсэн хэдий ч LIB бүтээгдэхүүний дундаж хугацаа нь 5-8 жил байдаг бөгөөд энэ нь олон оронд хуучин батерейн эрэлт хурдацтай нэмэгдэхэд хүргэдэг. Хэрэв зохистой удирдаж чадахгүй бол хуучин батерей нь тогтвортой нөөцийн үрэлгэн, байгаль орчны хохиролд хүргэх болно. Ийм нөхцөлд, LIB-ийн хуучин эдэлгээт батерейн нэмэгдэлтийг даван туулахын тулд батерейг дахин боловсруулах технологийн хөгжил чухал ач холбогдолтой болж байна . 1 2 3 4 Батерейг дахин боловсруулах судалгаанд сүүлийн үед пирометаллурги, гидрометаллурги, шууд дахин боловсруулах арга барил зэрэгт анхаарал хандуулж байна . Пирометаллурги, гидрометаллургийн аргуудтай харьцуулахад шууд дахин боловсруулах нь өөр арга юм. Энэ процесс нь материалыг бүтэцэд нь гэмтээдэггүй, илүү үр ашигтай сэргээлт, гүйцэтгэлийг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Нэмж дурдахад, шууд дахин боловсруулалт нь бага эрчим хүч зарцуулдаг, хүлэмжийн хийн ялгарал бага, байгаль орчинд үзүүлэх нөлөө багатай тул илүү ашигтай байдаг , . Гэсэн хэдий ч бодит үйлдвэрлэлд, батерейг дахин боловсруулагчид ихэвчлэн агууламж нь тодорхойгүй эсвэл өөр өөр катодын материалтай холилдсон батерейны модулиудыг олж авдаг. Шууд дахин боловсруулалт нь катодын материалд ихээхэн хамааралтай байдаг тул ийм нарийн төвөгтэй байдал нь хуучин батерейг үнэ цэнэтэй болгох шууд дахин боловсруулалтыг хэрэгжүүлэхэд хүндрэл учруулдаг . Хэдийгээр холимог катодын материалыг уламжлалт дахин боловсруулах стратегийг ашиглан чухал металуудыг гаргаж авах боломжтой байсан ч, дахин боловсруулах явцад өөр өөр катодын материалуудын харилцан үйлчлэл нь бүтээгдэхүүний чанарт сөргөөр нөлөөлж болзошгүйг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй . Тиймээс, дахин боловсруулах тал дээр катодын материалын төрлийн мэдээллийг ойлгох нь шууд дахин боловсруулах замыг сонгоход ихээхэн нөлөөлдөг бөгөөд эцэст нь бүтээгдэхүүний чанар, ашигт байдал, тогтвортой байдлыг сайжруулдаг. 5 6 7 8 9 Хуучин батерейн катодын материалын төрлийн мэдээллийг урьдчилан боловсруулах шатанд тодорхойлохын тулд хүнээр туслалцаа үзүүлэх шууд дахин боловсруулалтыг санал болгосон боловч дахин боловсруулах салбар өргөжихийн хэрээр эдийн засгийн хувьд боломжгүй хэвээр байна . Хуучин батерейн катодын төрлийн мэдээллийг үр ашигтай олж авахын тулд шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн нийгэмлэгүүд саяхан батерейн ашиглалтын хугацааг хянах систем болон батерейн паспорт , батерейн мэдээллийн геном зэрэг шинэлэг ойлголтуудыг эхлүүлсэн. Эдгээр санаачлагын өмнө их хэмжээний батерей ашиглагдсан хэдий ч, батерейн хоёрдогч ашиглалтын талаархи шийдвэр гаргалтыг дэмжихийн тулд батерейн мэдээлэл ашиглалтын бүх үе шатанд хандах боломжтой байх ёстой гэсэн ойлголт өргөн тархаж байна . Энэ нь ялангуяа батерейг дахин боловсруулах салбарт, батерейн хоёрдогч амьдралын сүүлчийн шат болох нь чухал ач холбогдолтой, учир нь дахин боловсруулах зам нь катодын төрлөөс ихээхэн хамаардаг. Гэсэн хэдий ч, батерейн ашиглалтын хугацааг хянах систем эсвэл батерейн паспорт нь бар код, ойрын хүрээний харилцаа зэрэг электрон төхөөрөмжүүдээр хангагддаг боловч энэ нь их хэмжээний хөрөнгө оруулалт шаардаж, өөр өөр батерей үйлдвэрлэгчдийн хооронд нийцэхгүй байж болно. Түүнээс гадна, электрон төхөөрөмжүүдийг ашиглалтын явцад тогтмол удирдахад бэрхшээлтэй байдаг тул орчин үеийн LIB үйлдвэрлэлийн процесс нь үйлдвэрлэлээс дахин боловсруулалт хүртэл нэгдээгүй байдаг тул хуучин эдэлгээтэй болж, дахин боловсруулах шатанд хандах боломжгүй болдог . Тиймээс, зөвхөн амархан хандах боломжтой талбайн мэдээллийг ашиглан үр ашигтай батерей катодын төрлийг ангилахын тулд илүү их дэвшил шаардлагатай байна , , түүхэн өгөгдөл эсвэл хүнээр туслалцаа үзүүлэх аргаас ялгаатай нь, дахин боловсруулсан бүтээгдэхүүний чанар, ашигт байдлыг сайжруулахын тулд шууд дахин боловсруулалтыг нэвтрүүлэхэд тусалдаг. 1 10 11 12 13 14 15 16 Сүүлийн хэдэн жилд, машин сургалт нь батерейны бүх талбарт тулгарч буй нээлттэй асуудлыг шийдвэрлэх боломжтой хэрэгсэл болж гарч ирсэн. Батерейтай холбоотой бусад асуудлуудад, машин сургалт нь саяхан батерейн төвөгтэй механизмыг автоматаар нээх , , , үлдэгдэл ашиглалтын хугацааг урьдчилан таамаглах , , , , , эрүүл мэндийн төлөв байдлыг үнэлэх , , , циклийн удирдамжийг оновчтой болгох , , алдааны тархалтыг урьдчилан таамаглах , тэр ч байтугай батерейны загварыг удирдан чиглүүлэх , , үйлдвэрлэлийн дараах амьдралын туршид гүйцэтгэлийг урьдчилан таамаглах боломжийг олгосон . Батерейг дахин боловсруулах тохиолдолд, катодын материалуудтай холбоотой машин сургалтыг судалсан нь ховор , , энэ нь батерейн хомсдол, ялангуяа ашиглалтын сүүлчийн шатанд хүрсэн батерейны мэдээллийн хомсдолоос үүдэлтэй. Ихэнх нийтлэгдсэн судалгаа нь маш хязгаарлагдмал дээжийн хэмжээтэй , батерей катодын төрлөөр бүр ч илүү хязгаарлагдмал байдаг . Хомсдол нь эрчимтэй өртөг, урт туршилтын хугацаа , хамгийн чухал нь арилжааны болон ашиг сонирхлын улмаас үүдэлтэй мэдээллийн нууцлалтай холбоотой. Үүний үр дүнд, мэдээллийн нууцлалын асуудал нь батерей үйлдвэрлэгчид, практик хэрэглээ, эрдэм шинжилгээний байгууллагууд, гуравдагч этгээдийн платформ зэрэг олон талын мэдээлэл байдаг боловч хуваалцаж болохгүй байгаа нь ноцтой хүндрэлийг үүсгэдэг. Ийм хүндрэл нь нууцлалыг хадгалсан байдлаар хамтын байдлаар катодын материалын ангиллыг судлах шаардлагатай болгодог. 17 18 19 20 21 22 23 24 19 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 Холбооны машин сургалт нь хуваагдсан, нууцлалыг хамгаалсан парадигм болж, олон талын хамтын ажиллагаа (батерейн мэдээлэл, төрөл зэргийг нэмэгдүүлэх) болон нууцлалын асуудлуудыг хамтын машин сургалтаар шийдвэрлэх боломжтой , , . Сургалтын дахин давталт бүрт, хуваагдсан мэдээллийн эзэд өөрсдийн орон нутгийн компьютерийн хүчээр орон нутгийн сургалтыг хийж, сургагдсан загварын параметрийг шифрлэн, нэгтгэх зорилгоор төв зохицуулагч руу илгээдэг. Түүхий мэдээлэл нь хэзээ ч өөрсдийн мэдээллийн эзэмшигчдээс хэзээ ч гардаггүй бөгөөд дамжуулсан параметр/үр дүн нь мэдээллийн нууцлалыг хамгаалах зорилгоор зохих ёсоор шифрлэгдсэн байдаг. Холбооны машин сургалт нь олон програмын салбарт, тухайлбал, нийтийн эрүүл мэнд , , клиник оношлогоо , , , цахим худалдаа , Интернетийн зүйлс , хөдөлгөөнт төхөөрөмж , ухаалаг сүлжээ , , зэрэг салбарт өргөнөөр судалсан. Энэхүү арга нь мэдээллийн хандалтыг хязгаарлагдмал, ялангуяа нууцлалтай холбоотой байдаг салбаруудад нууцлалыг хамгаалсан хамтын ажиллагааг бий болгосноор мэдээлэлд суурилсан судалгааны парадигмыг хувьсгал хийж чадна. Батерейг дахин боловсруулах салбарт, холбооны машин сургалт нь нууцлалын улмаас хуваалцах боломжгүй байгаа их хэмжээний батерейн мэдээллийг ашиглах боломжтой боломжийг олгодог. Ийм хамтын, нууцлалыг хамгаалсан парадигмаар, хуучин батерейг ангилах нь өндөр нарийвчлалтай, үр ашигтай, өргөн хүрээтэй, ерөнхийлөх чадвартай байх боломжтой бөгөөд энэ нь дахин боловсруулсан бүтээгдэхүүний чанар, ашигт байдлыг оновчтой болгоно. Бидний мэдэж байгаагаар, батерейг дахин боловсруулахад чиглэсэн холбооны машин сургалтын судалгаа огт хийгдээгүй байна. 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 Энэхүү судалгаанд бид батерей үйлдвэрлэгчид, практик хэрэглэгчид, эрдэм шинжилгээний байгууллагууд, гуравдагч этгээдийн платформ зэрэг олон хамтрагчдын одоо байгаа батерейн мэдээллийг хамтын, нууцлалыг хамгаалсан машин сургалтын хэлбэрээр ашиглан хуучин батерейны катодын материалын ангиллыг гүйцэтгэж байна (Зураг 1-д үзүүлсэн). Манай холбооны машин сургалтын загвар нь стандартын шинж чанар гаргах үйл явцаар, өмнөх үйл ажиллагааны нөхцөлийн талаар ямар нэгэн урьдчилсан мэдлэггүйгээр, зөвхөн нэг мөчлөгийн талбайн туршилтын мэдээллийг ашиглан сургагдсан. Бид өөрийн холбооны машин сургалтын загварын урьдчилан таамаглах чадварыг, орон нутгийн мэдээлэлд тулгуурлан бие даан суралцсан орон нутгийн загваруудын урьдчилан таамаглах чадвартай, жигд болон жигд бус батерей дахин боловсруулах нөхцлүүдэд харьцуулсан. Жигд бус байдлын асуудлыг бидний санал болгосон Вассерштейний зайны санал хураалтын стратегийг ашиглан шийдвэрлэсэн. Хуучин батерейг дахин боловсруулахад зориулсан манай холбооны машин сургалтын хүрээнд эдийн засгийн үнэлгээ хийсэн нь хуучин батерейг нарийн ангилахын ач холбогдол, шаардлагатай байдлыг онцолж байна. Бид загвар тайлбарлах чадвар, батерейг дахин боловсруулах нөлөөлөл, холбооны машин сургалтыг нэгтгэсэн ирээдүйн батерейг дахин боловсруулах практикийн өргөн хүрээний боломжуудыг цогцоор нь хэлэлцэх болно. **a** Батерей үйлдвэрлэгчид (Зураг: Addionics), практик хэрэглэгчид (Батерейны багц, Tesla-ийн шалны доорх хэсэг. Зураг: Tesla), эрдэм шинжилгээний байгууллагууд, гуравдагч этгээдийн платформ зэрэг олон эх үүсвэр нь мэдээллийн хувь нэмэр оруулагч байж болно. Батерейны мэдээлэл нь хувь нэмэр оруулагчдын хооронд солилцогдохгүй, батерейг дахин боловсруулагчид илгээгдэхгүй. Харин оронд нь, мэдээлэл хувь нэмэр оруулагчид орон нутгийн загваруудыг сургаж, глобал загварыг бий болгохын тулд загварын параметрүүдийг батерейг дахин боловсруулагчтай хуваалцдаг. Санал болгосон Вассерштейний зайны санал хураалтын техник нь орон нутгийн загваруудыг глобал загварт нэгтгэдэг бөгөөд энэ нь мэдээллийн тэнцвэргүй байдал, алдаанд тэсвэртэй байдаг. Батерейг дахин боловсруулагчид нь олон нийтээр бий болгосон загварыг ашиглаж, энгийн байдлаар хандах боломжтой талбайн туршилтын мэдээллийг ашиглан батерейг ангилж болно. **b** Манай холбооны машин сургалтын хүрээ нь урьд нь мэдээлэл тусгаарлагдсан байдлаас ялгаатай нь, хамтын ажиллагааг дэмжиж, мэдээллийн нууцлалыг хангадаг. Үр дүн Мэдээлэл цуглуулах ба стандартчилал Өөр өөр батерейны төрлүүд дэх өвөрмөц батерейны кинетик нь янз бүрийн ашиглалтын нөхцөл, үйлдвэрлэлийн өөрчлөлт, өмнөх хэрэглээнээс шалтгаалан өндөр хэмжээстэй бөгөөд тодорхойлоход хэцүү байдаг . Энэ хүндрэлийг шийдвэрлэхийн тулд бид 7 үйлдвэрлэгчээс 5 катодын материалтай 130 хуучин батерейг цуглуулж, стандартчилаад, гаднах тархалттай, өөрөөр хэлбэл жигд бус мэдээллийн багцыг бий болгосон. Өмнөх янз бүрийн хэрэглээнээс шалтгаалан цуглуулсан батерейны хүчин чадал нь нэрлэсэн хүчин чадлын 90% -иас доогуур байсан. Батерей катодын материалууд нь литийн кобальт оксид (LCO), никель манган кобальт (NMC), литийн феррофосфат (LFP), никель-кобальт-алюминийн оксид (NCA), болон NMC-LCO холимог төрлүүд байсан бөгөөд тэдгээр нь үйлдвэрлэгчээс хамаарч 9 ангилалд хуваагдсан (Нэмэлт хүснэгт 1). Бид батерейг дахин боловсруулагчаас үл хамаарах, ерөнхийлсөн загварыг сургах зорилгоор лабораторийн туршилт, цахилгаан тээврийн хэрэгслийн жолоодлогын нөхцөл байдлаас эхлээд янз бүрийн өмнөх ашиглалтын нөхцөлтэй батерейг зориудаар багтаасан. 52 Стандартчилал хийхийн тулд, дахин боловсруулагчаас шаардлагатай бүх мэдээлэл нь одоогийн (талбайн туршилт) мөчлөг бөгөөд нэг цэнэглэх, суллах туршилт хийх бөгөөд энэ нь практик тохиолдлоор хэрэгжүүлэхэд хялбар байдаг. Туршилтын мэдээлэл нь эхлээд алга болсон утгуудыг бөглөх, гадуурх утгуудыг солих, медиан шүүлт хийх замаар цэвэршүүлэгдсэн. Хүний оролцоо болон катодын жигд бус байдлаас үүдэлтэй алдаанууд нь загварыг төгс бус оролцоонд тэсвэртэй болгохын тулд зориудаар хадгалагдсан. Да