Artificiell intelligens har upptäckt nytt material för att tillverka batterier som innehåller 70% mindre litium

Artificiell intelligens möjliggör för vetenskapen att revolutionera många sektorer med helt innovativa projekt och innovationer, inklusive nya experimentella batterier som kommer att ersätta de traditionella litiumbatterierna. Låt oss se den första prototypen.

Gränser och faror med litiumjonbatterier

Microsoft

Microsoft och PNNLs Pacific Northwest National Laboratory of Department of Energy, USA, har skapat "Project Bottle Rocket", som har gjort det möjligt att skapa batterier med 70% mindre litium. Litiumbatterier har haft fördelen att ta över teknologins universum genom att tillhandahålla en kraftfullare och lättare energikälla än tidigare lösningar, men det finns vissa gränser och tvivel kopplade till dess användning. Dessa inkluderar faror relaterade till säkerhet, de kan överhettas och orsaka kortslutningar, potentiella bränder eller explosioner, men även dess korta livslängd: efter en rad användningar med laddnings- och urladdningscykler måste de bytas ut. Dessutom kan dess funktionalitet vid extrema temperaturer äventyras, för att inte tala om den negativa påverkan de har på miljön och dålig tillgänglighet, vilket nu kräver alternativa långsiktiga lösningar.

Det verkar dock som att dessa har kommit på något: Microsoft och PNNL har utvecklat ett nytt och experimentellt batteri som skulle kunna lösa de flesta problemen. Ett team av forskare har använt artificiell intelligens och högpresterande beräkningar för att undersöka 32,6 miljoner material, varav många inte förekommer i naturen, för potentiell användning i batterier. En undersökning som gick på 80 timmar som tidigare skulle ha krävt 20 års tid. De data som framkom har lagt grunden för skapandet av nya batterier med mindre litium, som inte är ekologiskt. PNNL har undersökt mer optimalt material för att ersätta litium och utvecklat ett helt nytt prototypbatteri.

Nytt batterimaterial upptäckt av artificiell intelligens

Microsoft

Detta nya batteri har samma storlek som ett litet mynt och även om det fortfarande är i testfasen är det gjort för att använda mycket mindre litium och kunna ladda energi.

Det uppskattas att det för närvarande finns cirka 200.000 kända material, men materialforskare fortsätter dock sitt sökande för att öka det antalet. Att komma fram till nya lösningar kan hjälpa till att övervinna vissa problem relaterade till att skydda planeten och erbjuda alternativa vägar inom olika områden. Tack vare högpresterande beräkningar och artificiell intelligens är nu allt detta möjligt på kort sikt.

Nathan Baker, senior chef för partnership för kemi och material på Microsoft och författare till artikeln som för närvarande väntar på peer review sa att "detta är ett nytt sätt att göra vetenskap.". 

Studien använde plattformen Azure Quantum Elements, som tidigare presenterats av företaget som ett verktyg för att påskynda sökandet efter nya material. De började med de mest kända och tillgängliga "vi kan i princip bläddra i det periodiska systemet och släppa nya atomer i olika positioner genom en ersättningsprocess".

Azure Quantum Elements eliminerade snabbt material som ansågs olämpligt, instabilt, farligt eller för dyrt för att ersätta litium i batterier och hittade till slut ett lämpligt som förseglades i samarbete mellan Microsoft och PNNL. Detta samarbete kommer att pågå i 3 år, och det kommer att fokusera på att teknologin kopplad till utveckling av nya batterier. För närvarande finns litiumjonbatterier i större delen av elfordon, såsom bilar, skotrar och cyklar, som blir alltmer populärt på en global skala.

Detta är materialet som används i prototypen av det nya batteriet som innehåller 70% mindre litium

Dan DeLong for Microsoft

Microsofts arbete syftar till att skapa ett elektolytiskt batteri i fast tillstånd, med högre energitäthet än flytande jonbatterier och brandriskfri. Det valda materialet innehåller fortfarande en liten del litium, som dock reducerats med 70%. Efter att ha tränat AI för att känna igen olika material och deras energiegenskaper, presenterade teamet det med det höga antalet sannolikheter. Därefter filtrerades materialen, vilket returnerade de bästa exemplen, som var i fast form och inte mottagliga för potentiellt farliga reaktioner.

När Microsoft lämnade in resultaten till Pacific Northwest National Laboratory undersökte Vijay Murugesan, chef för labbets materialvetenskapsgrupp och medförfattare till artikeln, de 120 till 130 föreslagna exemplen och fann några som verkade riktigt lovande: materialet som utmanar verkligheten och används i prototypen innehåller litium, natrium, klorid och yttrium. Teamet arbetar dock fortfarande med det nya batteriet men utvärderar samtidigt 2 andra exempel. 

Kommer detta projekt verkligen att erbjuda en definitiv lösning på det globala problemet med litiumjonbatterier, genom att föreslå ett mer giltigt, långlivat och riskfritt alternativ? Det är bara för oss att vänta på att prototypen ska följa upp denna nya era i teknikens värld.