Nowy materiał odkryty przez sztuczną inteligencję może zmniejszyć zużycie litu w bateriach

DAN DELONG FOR MICROSOFT

Naukowcy twierdzą, że materiał może potencjalnie zmniejszyć zużycie litu nawet o 70%.Od czasu odkrycia nowy materiał służy do zasilania żarówki.

Naukowcy z firmy Microsoft wykorzystali sztuczną inteligencję i superkomputery, aby w niecały tydzień zawęzić listę 32 milionów potencjalnych materiałów nieorganicznych do 18 obiecujących kandydatów. Przeprowadzenie tego procesu przy użyciu tradycyjnych metod badań laboratoryjnych mogło zająć ponad dwie dekady.

Proces od pomysłu do opracowania działającego prototypu akumulatora trwał niecałe dziewięć miesięcy. Obie organizacje osiągnęły to dzięki zastosowaniu zaawansowanej sztucznej inteligencji i obliczeń o wysokiej wydajności, które łączą dużą liczbę komputerów w celu rozwiązywania złożonych zadań naukowych i matematycznych.

Wiceprezes wykonawczy Microsoftu, Jason Zander, powiedział BBC, że jedną z misji technologicznego giganta jest „skompresowanie 250 lat odkryć naukowych w ciągu następnych 25 lat”.„Uważamy, że taka technologia nam w tym pomoże. Uważam, że tego typu nauka będzie realizowana w przyszłości” – powiedział. 

Problem z litem

Lit jest często nazywany „białym złotem” ze względu na jego wartość rynkową i srebrzysty kolor. Jest to jeden z kluczowych elementów akumulatorów (litowo-jonowych), które zasilają wszystko, od pojazdów elektrycznych (EV) po smartfony.

Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej w miarę wzrostu zapotrzebowania na metal i pojazdów elektrycznych świat może stanąć w obliczu niedoboru tego materiału już w 2025 roku. Według Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych oczekuje się również, że popyt na akumulatory litowo-jonowe wzrośnie nawet dziesięciokrotnie do 2030 r., dlatego producenci stale budują fabryki akumulatorów, aby dotrzymać kroku.

Wydobycie litu może budzić kontrowersje, ponieważ jego rozwój może zająć kilka lat i ma znaczny wpływ na środowisko. Wydobywanie metalu wymaga dużych ilości wody i energii, a proces ten może pozostawić ogromne blizny w krajobrazie, a także toksyczne odpady.

Doktor Nuria Tapia-Ruiz, która kieruje zespołem badaczy akumulatorów na wydziale chemii Imperial College w Londynie, stwierdziła, że ​​każdy materiał o zmniejszonej zawartości litu i dobrych możliwościach magazynowania energii to „święty Graal” w branży akumulatorów litowo-jonowych. 

„Sztuczna inteligencja i superkomputery staną się w nadchodzących latach kluczowymi narzędziami dla badaczy akumulatorów, które pomogą przewidywać nowe, wysokowydajne materiały” – powiedziała.

Jednak dr Edward Brightman, wykładowca inżynierii chemicznej na Uniwersytecie Strathclyde, stwierdził, że tę technologię należy „traktować z pewną ostrożnością”.

„Może generować fałszywe wyniki lub wyniki, które na początku wyglądają dobrze, a następnie okazać się albo materiałem znanym, albo niedającym się zsyntetyzować w laboratorium” – powiedział.

Ten materiał będący pochodną sztucznej inteligencji, obecnie nazywany po prostu N2116, to elektrolit w stanie stałym, który został przetestowany przez naukowców, którzy przekształcili go z surowca w działający prototyp.

Ma potencjał, aby stać się zrównoważonym rozwiązaniem w zakresie magazynowania energii, ponieważ akumulatory półprzewodnikowe są bezpieczniejsze niż tradycyjny lit w postaci ciekłej lub żelowej.

W najbliższej przyszłości szybsze ładowanie półprzewodnikowych akumulatorów litowych będzie jeszcze bardziej energochłonne i wymagać będzie tysięcy cykli ładowania. 

Czym różni się ta sztuczna inteligencja?

Sposób działania tej technologii polega na wykorzystaniu nowego typu sztucznej inteligencji stworzonej przez Microsoft, wyszkolonej na danych molekularnych, która faktycznie potrafi zrozumieć chemię.

„To AI opiera się całkowicie na materiałach naukowych, bazach danych i właściwościach” – wyjaśnił Zander.

„Dane są godne zaufania i można je wykorzystać do odkryć naukowych”.

Gdy oprogramowanie zawęziło listę 18 kandydatów, eksperci ds. akumulatorów w PNNL przyjrzeli się im i wybrali ostateczną substancję do pracy w laboratorium. Karl Mueller z PNNL powiedział, że spostrzeżenia Microsoftu dotyczące sztucznej inteligencji wskazały im „potencjalnie owocne terytorium znacznie szybciej” niż w normalnych warunkach pracy.

„ [Moglibyśmy] modyfikować, testować i dostrajać skład chemiczny tego nowego materiału oraz szybko ocenić jego techniczną wykonalność w przypadku działającego akumulatora, co pokazuje, że zaawansowana sztuczna inteligencja może przyspieszyć cykl innowacji” – powiedział.