電池的研發與設計創新模式,正在被重構。
中國科學院院士歐陽明高曾預測,鋰電下一個十年的技術競爭核心在于材料,而人工智能(AI)正在改變材料的研發范式。
歐陽明高院士這一預測,正在被一家有著深厚電池基因和AI技術能力的企業變為現實。
今年4月底,SES AI Corporation(簡稱“SES AI”)推出了一款電池領域逐漸替代人類科學家的AI Agent:涵蓋10^11個可用于電池的小分子圖譜,專注于電池專用的大語言模型驅動訓練而成的智能模型——Molecular Universe(分子宇宙,簡稱:MU)。
自發布以來,“分子宇宙”已經展現出強大的研發與創新能力。據悉,已經有機構科研和企業技術人員,通過MU大模型,找到了高度匹配NCM811和硅含量達15%的全新分子材料,以及抑制硅膨脹的全新電解液添加劑。
這意味著,過去需要科學家數年乃至數十年的研發創新,發生了顛覆性變化,分子宇宙可能只需要很短的時間,就能完成這一創新。
傳統的電池材料開發,主要依賴于科學家,往往存在經驗和運氣的成分。SES AI認為,長期以來,電池創新的空間被經驗限制住了。20個原子以下的有機分子超過10^11種,像宇宙中的星辰一樣多,但在過去30年里,僅有1000多種有機分子在電池領域被研究。
SES AI耗費近半年的時間,完成了對10^11個宇宙分子的計算,并存儲在“分子宇宙”圖譜(Map)中。SES AI基于分子宇宙海量數據,結合該公司在高性能鋰金屬與鋰離子電池研發制造方面的經驗,開發出了專門適用于電池領域的大型語言模型(LLM),并依托強大的算力和訓練能力,在全球率先構建了一個具備科學分析、推理的電池AI智能體。
4月底,SES AI發布了分子宇宙第一代版本,也即MU.0版本。
僅僅過去兩個月時間,SES AI推出了Molecular Universe的全新版本:MU-0.5,新版本有了重大升級。
01
“分子宇宙”迎重大升級
引入Deep Space功能
在MU-0版本中,用戶向“分子宇宙”提問(Ask),分子宇宙通過訓練推理模型,深入思考后,會直接幫助用戶精確找到所需的分子及有關詳細特性。在MU-0版本中,用戶提問越具體、詳細,答案越精確、可靠。
而MU-0.5版本,則引入了Deep Space,使得“分子宇宙”具備更全面的科學分析、推理能力,從產品研發到制造的全流程閉環角度考慮,更契合電池實際應用及生產。“分子宇宙”會自主且更精確地去理解用戶的需求和真實意圖,并給出更精確的答案,減少試錯成本。
電池作為非常復雜的化學體系,要實現商業化落地,需要綜合考慮能量密度、低溫、壽命、快充、安全等性能指標,以及成本、量產可行性等商業維度。大部分用戶在使用“分子宇宙”探索某一材料分子的性能時,往往只是簡單提出一個需求,容易忽視新分子材料的其它特性,以及合成價值和量產可能。
與MU-0版本中Ask功能依賴于專門針對電池領域訓練的大型語言模型不同,Deep Space由更強大的多代理模型驅動。當用戶輸入問題后,Deep Space不會立即作答,而是會先向用戶提出幾個關聯問題,通過與用戶的“交流”,以更準確、深入理解用戶的真實需求和目標。
例如,當用戶想要讓分子宇宙推薦一款“適配NCM811正極和高硅負極,能夠提升該電池快充性能的電解液配方”時,MU-0.5會先向用戶提出幾個問題:
1、這款電池的開發背景是面向實際量產應用,還是學術研究/原理驗證?
2、您希望最終能承受的快充倍率大約是多少(例如2C、4C、6C等),以及是否對低溫或高溫性能也有硬性要求?
3、鹽體系是否必須保持LiPF,還是可以接受 LiFSI或 LiPF /LiFSI混鹽?
4、對溶劑或添加劑中的氟含量、成本或環境法規是否有嚴格限制?
5、電池需要兼顧難燃/阻燃特性嗎?
6、是否有固定的硅含量、負極面密度或其它工藝窗口(如溫度、壓力)必須維持?
7、您更傾向于已有文獻與量產經驗驗證過的方案,還是希望獲取尚未公開或相對新穎的思路?
通過這種主動溝通,MU-0.5可以更加深度理解用戶的真實需求,甚至超出用戶所想。隨后,它將從SES AI的專有數據庫中尋找答案,并在Molecular Universe快速增長的分子數據庫中搜索全新適配分子。
“用戶在分子宇宙中詢問一種材料分子時,可能只問低溫、快充性能,其它如高溫存儲、循環、能量密度、安全、成本、量產時間等維度并沒考慮到,MU0.5 目的是對用戶發出提問的真實需求有個更深的了解,然后它會再進行全面思考?!?strong>SES AI創始人胡啟朝告訴電池中國,這個過程可能需要半個小時或幾十分鐘,但它的回答能夠更精確地滿足用戶的所有需求、貼近實際情況。
盡管時間要比MU-0花費時間更長,但傳統依靠科學家完成這些研發可能需要數月甚至數年的時間,“Deep Space能根據性能、新穎性(如:新化學物合成指數)、成本或其它用戶關注的維度,推薦適用于不同電芯體系的電解液配方,以及生產注意事項。它顯著減少了試錯時間,能在短短1小時內完成這些核心的前期研究工作?!?/strong>
02
分子宇宙
高質量數據構建全球領先的電池專用大模型
高質量數據的缺乏,也是AI推動材料研發要面臨的難題之一。
現階段,純AI公司涉足電池領域,因為自身沒有高質量數據,所以其針對電池領域的創新和訓練,往往不具備落地性或可行性;
電池企業雖然有龐大的電池數據基數,但多部門采集整理難度非常大,且很多企業未對數據進行廣泛、清晰的標注。同時,在算力、算法和訓練模型上不夠專業,難以實現AI for Science加速電池材料開發的進程。
自“分子宇宙”MU.0版本發布之后,Molecular Universe迅速成為全球企業、國家實驗室和高校電池研究人員應用的強大電池探索工具。其可快速獲取相關且豐富的研究洞察,高質量的訓練數據和模型,且可大幅節省因避免重復專利申請、材料與設備試錯實驗,及人才招聘而產生的成本,因此受到電池屆的廣泛認可。
無論是在高質量數據、AI算法、訓練模型,以及推理和科學分析上,“分子宇宙”都令業界耳目一新,究其原因:
首先,SES AI在初始階段就花費巨大的人力與算力,盡可能全面計算電池領域中10^11分子的各類數據。分子數據庫包含海量未被充分探索的化學結構;傳統研發往往聚焦于已知結構類別,但化學空間的廣闊性,意味著許多結構迥異但性能優越的分子,可能存在于“非傳統區域”。
其次,分子宇宙收集了大量電池相關的文獻、學術、專利、工藝、電芯產線、測試、材料體系數據。MU模型通過訓練,具有很深的對電池文獻、專利、工藝、制造、測試等數據基礎理論的理解分析能力。
第三,分子宇宙一直可以對電池最新的高質量數據進行吸納和分析學習。SES AI過去多年一直專注于電池,尤其是聚焦鋰金屬電池等前沿電池技術的產業化落地,并已成功開發出汽車A樣品和B樣品,且在無人機、低空飛行器、電動汽車等領域得以應用驗證。分子宇宙每六個月會收集、測試各種批次電池、材料實驗數據,并將數據更新到分子宇宙智能體進行模型訓練,從而將模型精確度和精密度做得非常高。
相較于DeepSeek、Openai等通用大模型,分子宇宙構建了更全面的專注在電池領域的高質量數據,也讓其在電池領域具備更強的推理、科學分析能力,結果也會更精確。
SES AI除了向全球客戶提供“分子宇宙”電池通用模型服務,考慮到多數頭部電池企業自身高質量電池數據的敏感性,SES AI還可以為客戶提供定制化的“分子宇宙”模型,幫助客戶進行本地化部署,通過創建類似聯合實驗室的方式,對***進行本地化訓練,幫助企業加快研發創新速度,建立競爭優勢。
03
分子推薦不是紙上談兵
顛覆性電池材料已被MU發現
當用戶向分子宇宙提出:推薦一個新的電池材料分子時,分子宇宙會充分考慮新的分子合成難度,以及合成后電池的性能表現、可量產與否等諸多實際需求。
據胡啟朝介紹,分子宇宙根據分組,會對每個分子進行“商業打分”,比如該分子是不是可以買到,成本是便宜還是昂貴,具不具備快速量產可能?這樣可以幫助很多企業研發團隊做出判斷,避免大量人力、財力和時間投入的浪費,“分子宇宙可以幫助企業更早地去篩選有價值、可行的新材料,并指出不具備商業價值的材料分子?!?/strong>
需要指出的是,分子宇宙是不是真的像介紹的一樣,具有強大的推理、科學分析和篩選能力,將顛覆電池開發模式,而非“紙上談兵”?
據胡啟朝透露,SES AI已經通過分子宇宙找到了一個全新的電解液添加劑,該添加劑可以提高NCM811正極和硅含量15%負極的電池循環性能,新材料已經通過驗證,“這是通過分子宇宙產生出的一個全新的顛覆性材料,我們計劃本月中旬申請專利?!?/strong>
值得一提的是,基于分子宇宙發現的全新材料分子,發現者都可以申請相關專利。
除了SES AI公司自身,胡啟朝介紹,目前也有用戶通過分子宇宙,找到了一種可以抑制高硅膨脹的添加劑,這種添加劑既可以控制硅膨脹,還不會產氣,“客戶計劃將這種材料應用到高鎳、高硅圓柱21700電芯體系,產品未來將應用到機器人領域。”
另外,分子宇宙也已經在高能量密度鋰金屬電池、硅負極材料領域實現具體突破,“通過分子宇宙,已經找到適合鋰金屬電池全新的溶劑,以提升該電池的性能和量產難題。”
現階段,對全固態電池研發的難點之一,就在于如何開發出穩定的電化學材料體系。日本豐田擁有全球最多的固態電池領域專利數,過去30多年其已嘗試了將許多種電解質應用到電池中,但至今未成功實現一款全固態產品量產。值得一提的是,分子宇宙也將加快全固態電池的開發進程。
目前固態電池存在很大的一個問題,就是它的導電性能比較差,固態電解質與正極、負極的固固界面傳導較差,進而帶來了很多生產工藝的挑戰。胡啟朝認為,分子宇宙將加快高導電率固態電解質材料的發現,找出高導電率的新材料,固固界面以及量產工藝問題也將隨之解決。
04
持續迭代
為電池材料創新引入各種“奇跡”
今年4月底,分子宇宙發布了MU-0版本,僅過了兩個月時間,SES AI就發布了MU-0.5版本,引入具備“代理智能能力”的Deep Space,可幫助用戶顯著減少試錯時間,更精準地匹配用戶需求。
SES AI稱,Deep Space專為嚴謹且聚焦的深入研究而設計,適用于那些不僅追求好奇心解答,更希望真正開發商業化產品的用戶。用戶可選擇常規的Ask模式或Deep Space模式。常規Ask查詢通常在30秒內返回結果,而Deep Space的查詢時間通常超過5分鐘,有時甚至長達20分鐘。
據SES AI介紹,分子宇宙將保持每兩個月左右升級0.5版本,每五個月推出新一代版本的頻率迭代。
按照規劃,SES AI將于今年9月推出MU-1.0版本。屆時,分子宇宙MU-1.0可把材料分子與電池性能直接關聯。
胡啟朝表示,分子宇宙每一個版本都會有一些新的功能,SES AI將持續擴充高質量數據、優惠訓練模型和算法,縮短電池新材料開發和驗證時間。
對于本地化部署分子宇宙模型的客戶,SES AI將會提供更快、更精準,并可根據客戶不同維度需求的更新迭代。
分子宇宙可以提供從材料到電池,再到應用場景的分子篩選推薦,同時也具有從需求倒推挖掘新分子的能力,是一個“雙向”的智能體。
實際上,近年來隨著人工智能的快速發展,不少電池企業正在構建數字模擬、仿真的研發體系,電池設計也從第一代的經驗積累和試錯,進入到第二代的仿真驅動。
據介紹,目前仿真物理模型都有一個痛點,就是每個材料的特性需要都是已知的,根據已知材料,仿真出產品性能表現。如果給仿真模型一個未知材料,它是不能準確地仿真出可靠性結果的。
隨著AI的加速到來,電池設計將從仿真驅動,向第三代基于AI的電池智能設計技術方向發展,可以看到分子宇宙也正在扮演這種角色。
今年以來,以eVTOL為核心的低空場景,以及機器人場景快速爆發,對動力電池開發和創新提出了許多新的需求。
據了解,自今年4 月底 “分子宇宙” 模型發布以來,目前已有國內外數十家電池及產業鏈企業正在應用該模型。未來,隨著更多企業的持續加入,“分子宇宙”的訓練、推理及自學習能力將不斷強化升級。這不僅將推動適配低空、機器人等新興場景的全新電池加速研發,也將助力全固態電池等下一代電池技術的產業化進程早日到來。
附:分子宇宙MU-0.5版本功能示范
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