KI sagt Lebensdauer von Akkus vorher

US-Forscher haben ein System entwickelt, das mit Hilfe von künstlicher Intelligenz (KI) abschätzt, ob ein Lithium-Ionen-Akku lange halten wird. Schon nach fünf Ladezyklen weiss das System mit gut 95-prozentiger Sicherheit, ob eine Speicherzelle eine lange [...]

US-Forscher haben ein System entwickelt, das mit Hilfe von künstlicher Intelligenz (KI) abschätzt, ob ein Lithium-Ionen-Akku lange halten wird. Schon nach fünf Ladezyklen weiss das System mit gut 95-prozentiger Sicherheit, ob eine Speicherzelle eine lange Lebensdauer hat und daher beispielsweise für Smartphones oder E-Autos taugt.

Die KI, die in Kooperation mit der Stanford University und dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) sowie Toyota entstanden ist, soll auch die Entwicklung neuer Akku-Designs beschleunigen.

Schlaues Daten-Orakel

Die Lebensdauer eines Akkus ist dadurch begrenzt, wie viele Ladezyklen dieser ohne signifikanten Kapazitätsverlust hält. Wenn Hersteller das vorab beurteilen könnten, wäre es möglich, nur Akkus, die auch wirklich mehrere Jahre tägliches Aufladen aushalten, in Geräte wie Handys zu verbauen und weniger haltbare Exemplare dort zu nutzen, wo die Lebensdauer kaum eine Rolle spielt.
Eben das könnte dank des maschinenlernenden Systems der Forscher tatsächlich möglich werden. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass wir das Verhalten komplexer Systeme weit in die Zukunft vorhersagen können“, erklärt Richard Braatz, Chemietechnik-Professor am MIT.

Wie die Forscher in Nature Energy berichten, haben sie das System mit einigen hundert Millionen Datenpunkten von den ersten 100 Lade- und Endladezyklen etlicher Akkus trainiert. Der Algorithmus konnte dann vorhersagen, wie viele weitere Ladezyklen jeder dieser Akkus noch hält, ehe er 20 Prozent Kapazität einbüsst. Die Abschätzung lag dabei im Schnitt innerhalb von neun Prozent vom tatsächlichen Wert, der je nach Akku 150 bis 2300 Zyklen betrug. Bei der groben Abschätzung nach nur fünf Zyklen, welche Akkus langlebig sein werden, lag die KI lediglich in 4,9 Prozent der Fälle falsch.

Entwicklung beschleunigen

Für die Wissenschaftler geht es aber auch darum, die Weiterentwicklung der Akku-Technologie zu erleichtern. „Der normale Weg, neue Akku-Designs zu testen ist, die Zellen zu laden und zu entladen, bis sie versagen“, erklärt Peter Attia, Stanford-Doktorand in Materialwissenschaft und -technik. Gerade bei langlebigen Akkus kann genau dies Monate oder Jahre dauern. Das ist ein teurer Flaschenhals in der Akku-Forschung.

„Trotz all der Zeit und des Geldes, die in Akku-Entwicklung fliessen, wird Fortschritt noch in Jahrzehnten gemessen“, meint auch Patrick Herring vom Toyota Research Institute. Das KI-System könne zeitaufwendige Akku-Tests wesentlich beschleunigen. Das soll beispielsweise helfen, schneller wirklich haltbare Akkus zu finden, die in nur zehn Minuten aufgeladen werden können. Denn solche Schnelllade-Akkus wären für Elektroautos interessant und könnten deren Durchbruch auf dem Massenmarkt vorantreiben.