【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及材料科學(xué)與機(jī)器學(xué)習(xí)交叉，更具體的說是涉及一種材料元素重要性排序方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、液態(tài)金屬電池(liquid?metal?batteries,lmbs)以其高能量密度和快速充放電能力，成為儲能技術(shù)研究的熱點(diǎn)。隨著可再生能源的快速發(fā)展，對高效、持久的電池技術(shù)需求日益增加。液態(tài)金屬電池的正極材料的選擇至關(guān)重要，因其性能直接影響電池的整體性能。盡管許多研究集中于電池的能量密度，充放電速率的性能評估卻相對較少。這導(dǎo)致在設(shè)計(jì)正極材料時(shí)，未能全面考慮各元素對電池性能的多維影響。
2、近年來，借助機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，研究者們開始探索新型電池材料的性能評估。通過整合已有文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究者們能夠?qū)Σ煌瘜W(xué)元素的性能進(jìn)行更全面的評估。然而，目前缺乏一個(gè)系統(tǒng)的方法來同時(shí)考慮能量密度和充放電速率，這限制了材料設(shè)計(jì)的優(yōu)化。
3、因此，如何提出一種材料元素重要性排序方法及系統(tǒng)，系統(tǒng)地評估不同化學(xué)元素在液態(tài)金屬電池正極材料中的重要性，不僅關(guān)注能量密度的提升，還綜合考慮電池的充放電速率性能，從而為材料的選擇提供更為全面的依據(jù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)提供了一種材料元素重要性排序方法及系統(tǒng)，系統(tǒng)地評估不同化學(xué)元素在液態(tài)金屬電池正極材料中的重要性，不僅關(guān)注能量密度的提升，還綜合考慮電池的充放電速率性能，從而為材料的選擇提供更為全面的依據(jù)，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
2、一種材料元素重要性
3、獲取不同元素含量占比下的材料電流密度和能量密度組合數(shù)據(jù)集；
4、通過預(yù)測模型擴(kuò)充組合數(shù)據(jù)集；
5、對擴(kuò)充數(shù)據(jù)集進(jìn)行篩選，得到最優(yōu)數(shù)據(jù)集；
6、對不同元素進(jìn)行多重共線性分析；
7、基于多重共線性分析結(jié)果對最優(yōu)數(shù)據(jù)集進(jìn)行相關(guān)性系數(shù)評估，得到材料元素重要性排序結(jié)果。
8、可選的，所述擴(kuò)充組合數(shù)據(jù)集包括：通過對n種元素設(shè)置不同占比選擇范圍、步長和電流密度范圍進(jìn)行組合。
9、可選的，所述對擴(kuò)充數(shù)據(jù)集進(jìn)行篩選，得到最優(yōu)數(shù)據(jù)集包括：
10、對擴(kuò)充數(shù)據(jù)集中每一條數(shù)據(jù)采用數(shù)值法求其偏導(dǎo)，判斷該數(shù)據(jù)是否滿足左右兩邊偏導(dǎo)值都是同向且小于0；
11、求出不同電流密度值下所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的偏導(dǎo)值，通過預(yù)測模型獲取所有數(shù)據(jù)點(diǎn)左右兩側(cè)的偏導(dǎo)值分布情況；
12、根據(jù)偏導(dǎo)值分布情況結(jié)果確定預(yù)測模型的預(yù)測效果以及數(shù)據(jù)采集范圍。
13、可選的，所述對擴(kuò)充數(shù)據(jù)集進(jìn)行篩選，得到最優(yōu)數(shù)據(jù)集還包括：
14、對數(shù)據(jù)采集范圍進(jìn)行細(xì)化，尋找最佳電流密度值；
15、通過使用函數(shù)關(guān)系模型獲取原始數(shù)據(jù)中n個(gè)元素與電流密度、能量密度的函數(shù)關(guān)系，并根據(jù)函數(shù)關(guān)系得到偏導(dǎo)數(shù)值；
16、通過計(jì)算預(yù)測模型在不同電流密度值下的平均偏導(dǎo)數(shù)，將平均偏導(dǎo)數(shù)與函數(shù)關(guān)系模型得到的偏導(dǎo)數(shù)值最接近時(shí)的電流密度值為最佳電流密度值。
17、可選的，所述對不同元素進(jìn)行多重共線性分析包括：
18、考慮到不同元素之間存在相互作用，對元素進(jìn)行多重共線性分析：
19、
20、其中，xi是第i個(gè)預(yù)測變量，ri2是xi對所有其他預(yù)測變量回歸的決定系數(shù)，vif值表示由于與其他預(yù)測變量的多重共線性導(dǎo)致回歸系數(shù)方差膨脹的程度。
21、可選的，所述基于多重共線性分析結(jié)果對最優(yōu)數(shù)據(jù)集進(jìn)行相關(guān)性系數(shù)評估包括：選擇最佳電流密度值時(shí)預(yù)測模型得到的數(shù)據(jù)集計(jì)算相關(guān)性系數(shù)。
22、可選的，所述相關(guān)性系數(shù)包括皮爾遜相關(guān)性系數(shù)和斯皮爾曼相關(guān)性系數(shù)。
23、可選的，一種材料元素重要性排序系統(tǒng)，包括：
24、采集模塊：用于獲取不同元素含量占比下的材料電流密度和能量密度組合數(shù)據(jù)集；
25、擴(kuò)充模塊：用于通過預(yù)測模型擴(kuò)充組合數(shù)據(jù)集；
26、篩選模塊：用于對擴(kuò)充數(shù)據(jù)集進(jìn)行篩選，得到最優(yōu)數(shù)據(jù)集；
27、分析模塊：用于對不同元素進(jìn)行多重共線性分析；
28、排序模塊：用于基于多重共線性分析結(jié)果對最優(yōu)數(shù)據(jù)集進(jìn)行相關(guān)性系數(shù)評估，得到材料元素重要性排序結(jié)果。
29、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)公開提供了一種材料元素重要性排序方法及系統(tǒng)，具有如下有益效果：
30、本專利技術(shù)提出了一種材料元素重要性排序方法，包括：獲取不同元素含量占比下的材料電流密度和能量密度組合數(shù)據(jù)集；通過預(yù)測模型擴(kuò)充組合數(shù)據(jù)集；對擴(kuò)充數(shù)據(jù)集進(jìn)行篩選，得到最優(yōu)數(shù)據(jù)集；對不同元素進(jìn)行多重共線性分析；基于多重共線性分析結(jié)果對最優(yōu)數(shù)據(jù)集進(jìn)行相關(guān)性系數(shù)評估，得到材料元素重要性排序結(jié)果。本專利技術(shù)所提出的材料元素重要性排序方法將產(chǎn)生顯著的積極效果，促進(jìn)液態(tài)金屬電池的研究與應(yīng)用。通過綜合評估能量密度和充放電速率性能，研究者能夠更精準(zhǔn)地選擇正極材料，從而顯著提高液態(tài)金屬電池的整體性能。這一方法為新型電池材料的開發(fā)指明了方向，特別是強(qiáng)調(diào)了碲(te)和硒(se)作為關(guān)鍵元素的重要性，同時(shí)推薦微量的鉛(pb)和錫(sn)以提升充放電速率。這種系統(tǒng)的評估將推動(dòng)液態(tài)金屬電池向更高能量密度和更快充放電速率的發(fā)展，以滿足日益增長的市場需求。隨著電池性能的提升，相關(guān)技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用也將加速，尤其是在電動(dòng)汽車和可再生能源存儲領(lǐng)域，這不僅有助于降低生產(chǎn)成本，還能提升產(chǎn)品的市場競爭力，進(jìn)一步推動(dòng)可持續(xù)能源技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種材料元素重要性排序方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料元素重要性排序方法，其特征在于，所述擴(kuò)充組合數(shù)據(jù)集包括：通過對n種元素設(shè)置不同占比選擇范圍、步長和電流密度范圍進(jìn)行組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料元素重要性排序方法，其特征在于，所述對擴(kuò)充數(shù)據(jù)集進(jìn)行篩選，得到最優(yōu)數(shù)據(jù)集包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料元素重要性排序方法，其特征在于，所述對擴(kuò)充數(shù)據(jù)集進(jìn)行篩選，得到最優(yōu)數(shù)據(jù)集還包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料元素重要性排序方法，其特征在于，所述對不同元素進(jìn)行多重共線性分析包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料元素重要性排序方法，其特征在于，所述基于多重共線性分析結(jié)果對最優(yōu)數(shù)據(jù)集進(jìn)行相關(guān)性系數(shù)評估包括：選擇最佳電流密度值時(shí)預(yù)測模型得到的數(shù)據(jù)集計(jì)算相關(guān)性系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種材料元素重要性排序方法，其特征在于，所述相關(guān)性系數(shù)包括皮爾遜相關(guān)性系數(shù)和斯皮爾曼相關(guān)性系數(shù)。
8.一種材料元素重要性排序系統(tǒng)，其特征在于，包括：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種材料元素重要性排序方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料元素重要性排序方法，其特征在于，所述擴(kuò)充組合數(shù)據(jù)集包括：通過對n種元素設(shè)置不同占比選擇范圍、步長和電流密度范圍進(jìn)行組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料元素重要性排序方法，其特征在于，所述對擴(kuò)充數(shù)據(jù)集進(jìn)行篩選，得到最優(yōu)數(shù)據(jù)集包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料元素重要性排序方法，其特征在于，所述對擴(kuò)充數(shù)據(jù)集進(jìn)行篩選，得到最優(yōu)數(shù)據(jù)集還包括：
5.根據(jù)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉曉彤，王滋明，楊濤，鄭丹妮，
申請(專利權(quán))人：北京信息科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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