Kunstmatige intelligentie vindt nieuwe materialen om batterijen te maken met 70% minder lithium
Kunstmatige intelligentie zorgt ervoor dat de wetenschap een revolutie teweeg kan brengen in veel sectoren met volledig innovatieve projecten en innovaties, zoals de nieuwe experimentele batterijen die lithiumbatterijen zullen gaan vervangen. Laten we iets meer te weten komen over het eerste gerealiseerde prototype.
Grenzen en gevaren van lithium-ion batterijen
Microsoft
Microsoft en PNNLS, Pacific Northwest National Laboratory van het Department of Energy, VS, hebben het "Project Bottle Rocket" gecreëerd, dat het mogelijk heeft gemaakt batterijen te ontwerpen die het gebruik van lithium met 70% verminderen. Lithiumbatterijen hebben de verdienste gehad dat ze het technologische universum hebben overgenomen door een krachtigere en lichtere energiebron te bieden dan eerdere oplossingen, maar er zijn enkele beperkingen en twijfels verbonden aan het gebruik ervan. Deze omvatten gevaren die verband houden met de veiligheid, aangezien ze oververhit kunnen raken en kortsluiting, potentiële brand of explosies kunnen veroorzaken, maar ook hun beperkte levensduur: na een periode van gebruik en dus na oplaad- en ontlaadcycli, moeten ze worden vervangen. Bovendien kan hun functionaliteit bij extreme temperaturen in het gedrang komen, om nog maar te zwijgen van de negatieve impact op het milieu en de slechte beschikbaarheid, waardoor het vinden van alternatieve oplossingen voor de lange termijn noodzakelijk wordt.
Welnu, deze lijken te zijn gearriveerd: Microsoft en PNNL hebben een nieuwe en experimentele batterij ontwikkeld die de meeste van deze problemen zou kunnen oplossen. Een team van wetenschappers gebruikte kunstmatige intelligentie en high-performance computing om 32,6 miljoen materialen, waarvan er vele niet in de natuur voorkomen, te onderzoeken voor mogelijk gebruik in nieuwe batterijen. Een klus die in tachtig uur is geklaard en die vroeger twintig jaar zou hebben geduurd. De gegevens die naar voren kwamen, legden de basis voor het maken van nieuwe batterijen met minder lithium, wat niet bepaald milieuvriendelijk is. PNNL heeft de meest optimale kandidaten onderzocht om lithium te vervangen en een volledig nieuw batterijprototype ontwikkeld.
Nieuwe materialen gevonden voor batterijen met kunstmatige intelligentie
Microsoft
De nieuwe batterij heeft de grootte van een klein muntstuk en hoewel hij zich nog in de experimentele fase bevindt, belooft hij veel minder lithium te gebruiken en energie te kunnen opladen. Er zijn momenteel naar schatting 200.000 materialen bekend, maar materiaalwetenschappers blijven onderzoek doen om dit aantal te verhogen. Het vinden van nieuwe oplossingen zou kunnen helpen bij het oplossen van een aantal problemen die samenhangen met het redden van de planeet en zou alternatieve manieren kunnen bieden om vooruitgang te boeken op verschillende gebieden. Dankzij krachtige computers en kunstmatige intelligentie is dit nu allemaal mogelijk in zeer korte tijd.
Nathan Baker, senior directeur partnerships voor chemie en materialen bij Microsoft en auteur van het artikel dat momenteel wacht op peer review, zei dat "dit een nieuwe manier van wetenschap bedrijven" is. Bij het onderzoek werd gebruik gemaakt van het platform Azure Quantum Elements, dat eerder door het bedrijf werd gepresenteerd als een hulpmiddel om de zoektocht naar nieuwe materialen te versnellen. Te beginnen met de atomen die al bekend en beschikbaar zijn, “kunnen we in principe door het periodiek systeem bladeren en nieuwe atomen op verschillende posities vrijmaken via een vervangingsproces.”
Azure Quantum Elements elimineerde snel materialen die ongeschikt, onstabiel, gevaarlijk of te duur werden geacht om lithium in batterijen te vervangen, en vond uiteindelijk het antwoord en bezegelde de samenwerking tussen Microsoft en PNNL, die drie jaar zal duren en zich zal concentreren op de technologische uitdaging van het ontwikkelen van nieuwe batterijen. Op dit moment wordt het merendeel van de elektrische voertuigen, waaronder auto's, scooters en fietsen, die wereldwijd steeds populairder worden, aangedreven door lithium-ion batterijen.
Hier is het materiaal dat is gebruikt voor het prototype van de nieuwe batterij met 70% minder lithium
Dan DeLong for Microsoft
Het werk van Microsoft is gericht op het creëren van een elektrolytische batterij in vaste toestand, met een hogere energiedichtheid dan batterijen met vloeibare ionen en zonder brandgevaar. Het gekozen materiaal bevat nog steeds een klein percentage lithium, dat echter met 70% is verminderd. Na het trainen van de kunstmatige intelligentie om de verschillende materialen en hun energie-eigenschappen te herkennen, presenteerde het team het hoge aantal waarschijnlijkheden. De materialen werden vervolgens gefilterd, waardoor de beste kandidaten terugkwamen, die daarom in vaste vorm moesten zijn en niet vatbaar moesten zijn voor potentieel gevaarlijke reacties.
Toen Microsoft de resultaten voorlegde aan het Pacific Northwest National Laboratory, beoordeelde Vijay Murugesan, hoofd van de groep materiaalwetenschappen van het lab en co-auteur van het artikel, de 120/130 voorgestelde kandidaten en vond er een aantal echt veelbelovende: het materiaal dat deze uitdaging werkelijkheid zou kunnen maken en dat in het prototype is gebruikt, bevat lithium, natrium, chloride en yttrium. Het team werkt echter nog steeds aan de nieuwe batterij en evalueert nog twee andere kandidaten. Zal dit project echt een definitieve oplossing bieden voor het wereldwijde probleem van lithium-ion batterijen, door een meer valide, duurzamer en risicovrij alternatief voor te stellen? We moeten gewoon wachten tot het prototype een vervolg geeft aan dit nieuwe technologietijdperk.
