Czy wreszcie doczekamy się przełomu w rozwoju baterii? Microsoft i inni już nad nim pracują

O przełomie w technologii, która pozwala zwiększyć pojemność baterii i wydłużyć czas działania na jednym ładowaniu słyszeliśmy dość często. Warto jednak czasem przyjrzeć się kolejnym takim doniesieniom, bo przełom może w końcu nadejść.

W ostatnich latach sztuczna inteligencja i rozwijające się technologie kwantowe, zaczynają zmieniać metodologię badań naukowych, skracając czas potrzebny na opracowanie nowych materiałów, z lat do miesięcy, a nawet tygodni. Choć te technologie wciąż są w fazie rozwoju, ich wczesne sukcesy w dziedzinie baterii wskazują na możliwość stworzenia bardziej dostępnych i ekologicznych źródeł energii w przyszłości.

Ciekawy projekt Microsoftu i Departamentu Energii USA

AI oraz nowoczesne systemy obliczeniowe pozwalają naukowcom szybciej odkrywać i rozwijać nowe materiały do produkcji baterii, zmniejszając tym samym zależność od litu i innych rzadkich zasobów. Wspólne badania Microsoft oraz Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) Departamentu Energii USA doprowadziły do odkrycia nowego elektrolitu stałokompozytowego – NaxLi3−xYCl6, który może ograniczyć użycie litu o około 70%, stanowiąc istotny krok w kierunku bardziej zrównoważonych i wydajnych baterii.

Do tego procesu posłużyła platforma AI Azure Quantum Elements Microsoftu, która przeszukała ogromny zbiór 32 milionów związków nieorganicznych. Model AI M3GNet przyspieszył symulacje dynamiki molekularnej, oceniając takie właściwości jak dyfuzja atomów.

Dzięki temu w ciągu 80 godzin udało się wybrać 18 obiecujących materiałów, co w tradycyjnych badaniach zajęłoby zwykle lata.

Naukowcy z PNNL następnie zsyntetyzowali najlepszy materiał, łącząc sód i lit w strukturze krystalicznej. Chociaż początkowo wydawało się to mało prawdopodobne ze względu na różnice w rozmiarze i ładunkach jonów, testy wykazały synergistyczny efekt, w którym sód i lit wspomagają wzajemny transport jonów przez kanały elektrolitowe.

Nowy elektrolit stałokompozytowy wykazał obiecującą przewodność jonową w szerokim zakresie temperatur, co może przyczynić się do rozwoju bezpieczniejszych i bardziej pojemnych baterii stałokompozytowych. Baterie tego typu używają stałego materiału zamiast łatwopalnej cieczy, co czyni je bezpieczniejszymi i bardziej efektywnymi niż tradycyjne baterie litowo-jonowe.

Konkurencja szykuje swoje rozwiązania

Jest to jednak tylko jeden z wielu przykładów zmieniającego się podejścia w tej dziedzinie. Naukowcy, tacy jak Dibakar Datta z New Jersey Institute of Technology, wykorzystują uczenie maszynowe do badania baterii wielowartościowych, które mogą wykorzystywać jony magnezu czy wapnia.

Choć te większe jony stanowią wyzwanie projektowe, AI pozwala na szybkie testowanie odpowiednich struktur porowatych, które mogą je pomieścić.

Również IBM Research korzysta z AI w celu identyfikacji i optymalizacji elektrolitów, które charakteryzują się lepszą przewodnością jonową i stabilnością. Modele AI, które analizują miliardy cząsteczek, pozwalają przyspieszyć odkrycia nowych substancji chemicznych odpowiednich do użycia w bateriach.