Акумулятори та ШІ

В результаті спільної роботи Microsoft та Тихоокеанської північно-західної національної лабораторії (PNNL) з використанням штучного інтелекту (ІІ) та надпотужного комп'ютера було виявлено новий матеріал, здатний зменшити споживання літію в акумуляторах на 70%. Це відкриття може кардинально змінити сферу зберігання енергії та зробити батареї більш надійними, швидкими та довговічними.

Як ШІ знайшов новий матеріал

Для пошуку нового матеріалу дослідники застосували ШІ, який за тиждень відібрав 18 найбільш відповідних кандидатів із 32 мільйонів можливих неорганічних матеріалів. Це завдання, яке б зайняти роки, якби використовувалися традиційні лабораторні методи.

Потім вони перевірили ці матеріали за допомогою високопродуктивних обчислень і за дев'ять місяців створили діючий прототип нової батареї.

Новий матеріал, який отримав назву N2116, є твердотільний електроліт. Він дозволяє передавати електричний заряд між позитивним та негативним електродами батареї без використання рідкого чи гелевого літієвого розчину. Завдяки цьому батарея стає більш стабільною та безпечною, оскільки виключається ризик витоку, перегріву або вибуху.

Які переваги має новий матеріал

Новий матеріал має ряд переваг у порівнянні із звичайними літієвими батареями. Він може знизити потребу в літії, який є дорогим та дефіцитним ресурсом, на 70%. Він також може підвищити густину енергії, тобто кількість енергії, яка може зберігатися в одиниці об'єму, і швидкість заряджання батареї. Крім того, він може витримати тисячі циклів зарядки та розрядки без суттєвого зниження продуктивності.

Недоліки літієвих батарей

Хоча літій - це важливий елемент для розвитку сучасних технологій, особливо в галузі електромобілів та зберігання енергії, проте видобуток та використання літію також мають негативний вплив на навколишнє середовище. Деякі з екологічних проблем, пов'язаних з літієм, такі як:

Видобуток літію із соляних розсолів потребує великої кількості води, що може призвести до засолення та виснаження водних ресурсів, а також до забруднення ґрунту та повітря хімічними відходами.

Видобуток літію з твердих порід спричиняє руйнування ландшафту, викиди парникових газів, втрату біорізноманіття та ризик радіоактивного зараження.

Утилізація літієвих батарей є складним і дорогим завданням, оскільки вони містять токсичні та вибухонебезпечні речовини, які можуть загрожувати здоров'ю людей і тварин.

Літій є дефіцитним та невідновлюваним ресурсом, який може стати предметом геополітичної конкуренції та конфліктів.

Для зниження екологічного впливу літію необхідно розвивати більш ефективні та екологічно чисті методи його видобутку, переробки та утилізації, а також шукати альтернативні матеріали для батарей та зберігання енергії.

Також літієві батареї мають ряд недоліків, які обмежують їх застосування та ефективність. Деякі з них:

Вони вимагають вбудованого контролера, який контролює напругу та струм під час зарядки та розрядки, що підвищує вартість та складність батарей.

Вони деградують з часом, навіть якщо не використовуються, і втрачають ємність та продуктивність.

Вони працюють у вузькому діапазоні температур, і їх властивості погіршуються за дуже низьких або високих температур.

Вони чутливі до надмірного заряду та повного розряду, що може призвести до перегріву, витоку, вибуху або пожежі.

Як ШІ допомагає у наукових відкриттях

Штучний інтелект стає все більш важливим інструментом для наукових відкриттів, особливо в областях, де потрібно аналізувати величезні обсяги даних та знаходити оптимальні рішення. ІІ може допомогти прискорити процес дослідження та розробки, пропонуючи нові гіпотези, підказки та напрямки.

Заступник виконавчого директора Microsoft Джейсон Зандер зазначив, що ІІ, який вони використовували, повністю заснований на наукових даних, базах даних та властивостях, і що отримані таким чином дані є дуже надійними для використання у наукових відкриттях.

Вчений-дослідник PNNL Карл Мюллер сказав, що ідеї Microsoft в області ІІ привели їх на потенційно родючу територію набагато швидше, ніж це було б можливо у звичайних умовах роботи. Він також додав, що вони змогли модифікувати, протестувати та налаштувати хімічний склад нового матеріалу та швидко оцінити його технічну придатність для працюючої батареї.

Які виклики має новий матеріал

Незважаючи на всі переваги нового матеріалу, він також стикається з деякими викликами та сумнівами.

Професор хімічного машинобудування в Університеті Стратклайда Едвард Брайтман закликав до певної обережності, сказавши, що ІІ може призвести до помилкових результатів або результатів, які спочатку виглядають добре, а потім можуть виявитися або відомим матеріалом, або неможливим синтезувати в лабораторії.

Він також сказав, що потрібно провести подальші експерименти, щоб підтвердити властивості та стабільність нового матеріалу.

Новий матеріал може зіткнутися з конкуренцією з боку інших технологій, таких як графен, нанотрубки та квантові точки, які також досліджуються як потенційні матеріали для батарей майбутнього.

Крім того, новий матеріал може вимагати додаткових інвестицій та розробки, щоб зробити його комерційно життєздатним та доступним для широкого застосування.