ИИ разработал конструкцию батареи, которая использует на 70 процентов меньше лития

Искусственный интеллект может ускорить процесс поиска и тестирования новых материалов, и теперь исследователи использовали эту способность для разработки батареи, которая в меньшей степени зависит от дорогостоящего минерального лития.

Литий-ионные аккумуляторы питают многие устройства, которыми мы пользуемся каждый день, а также электромобили. Они также станут необходимой частью зеленой электрической сети, поскольку батареи необходимы для хранения возобновляемой энергии от ветряных турбин и солнечных панелей. Но литий стоит дорого, и его добыча наносит ущерб окружающей среде. Поиск замены этому важнейшему металлу может оказаться дорогостоящим и трудоемким, требуя от исследователей разработки и тестирования миллионов кандидатов в течение многих лет. Используя искусственный интеллект, Натан Бейкер из Microsoft и его коллеги справились с этой задачей за несколько месяцев. Они разработали и создали батарею, которая использует на 70 процентов меньше лития, чем некоторые конкурирующие конструкции.

Исследователи сосредоточились на типе батареи, которая содержит только твердые части, и искали новые материалы для компонента батареи, через который движутся электрические заряды, называемого электролитом. Они начали с 23,6 миллиона материалов-кандидатов, разработанных путем изменения структуры существующих электролитов и замены некоторых атомов лития на другие элементы. Затем алгоритм искусственного интеллекта исключил материалы, которые, по его расчетам, были нестабильными, а также те, в которых химические реакции, обеспечивающие работу батарей, были бы слабыми. Исследователи также рассмотрели, как будет вести себя каждый материал во время активной работы батареи. Всего через несколько дней в их списке оказалось всего несколько сотен кандидатов, некоторые из которых ранее никогда не изучались.

«Но мы не ученые-материалисты», — говорит Бейкер. «Поэтому я позвонил нескольким экспертам, которые работали над крупными проектами по производству аккумуляторов с Министерством энергетики… и спросил: «Что вы думаете? Мы сошли с ума?»

Виджай Муругесан из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории в штате Вашингтон был одним из ученых, поднявших трубку. Он и его коллеги предложили дополнительные критерии проверки ИИ. После нескольких раундов на выбывание команда Муругесана в конечном итоге выбрала одно из предложений ИИ для синтеза в лаборатории. Он выделялся тем, что половина атомов лития, по мнению Муругесана, была заменена натрием. Он говорит, что это очень новый рецепт электролита и что сочетание двух элементов открывает вопросы об основах физики того, как материал работает внутри батареи.

Его команда создала работающую батарею из этого материала, хотя и с более низкой проводимостью, чем аналогичные прототипы, в которых используется больше лития. Бейкер и Муругесан говорят, что предстоит еще много работы по оптимизации новой батареи. Однако процесс его создания – с момента первого разговора Муругесана с командой Microsoft до того, как батарея стала достаточно функциональной, чтобы включить лампочку – занял около девяти месяцев.