Если искусственный интеллект не ошибся, то литий для батарей могут заменить

Классические методы систематизации имеющегося массива исследований на эту тему и сбора всех необходимых ресурсов для тестирования занимают несколько лет. Microsoft доказал, что искусственный интеллект (ИИ) и масштабные облачные вычисления ускоряют этот процесс в сфере производства аккумуляторов для электромобилей.

Конкретный пример уже есть. Майкрософт рассказала, как ее платформа Azure Quantum Elements (AQE), сочетающая высокопроизводительные вычисления (HPC) и технологии искусственного интеллекта, помогла Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) Министерства энергетики США определить новую смесь материалов с возможностью уменьшить содержание лития в батареях.

Читайте также Инновационные литий-керамические батареи для электромобилей будут производить во Франции

Проблемой для мирового автопрома является относительно редкий и дорогой литий. Изготовленные из него батареи, все еще энергоемкие и пожароопасные. Потребность в лучших аккумуляторных технологиях стала серьезной проблемой для ученых: уменьшение использования лития в батареях считается важной и одновременно сложной задачей. Ученым приходится просматривать все опубликованные исследования по этой теме, чтобы сформулировать гипотезы относительно альтернативных подходов.

Однако в этом случае Azure для оценки всех элементов подбирала нужный алгоритм из 32 миллионов потенциальных неорганических материалов. Систему попросили исключить все комбинации, которые были нестабильными, слишком реактивными. AQE быстро отсеяла материалы, которые являются плохими проводниками, нестабильными, слишком реактивными или очень дорогими, чтобы использовать их для батарей. Она отфильтровала результаты и сократила список потенциальных химикатов с 32 000 000 примерно до 500 000 преимущественно новых стабильных материалов, а затем довела этот отсев до 800.

Батареи, изготовленные из нового материала, проверяются, чтобы увидеть, как они заряжаются и разряжаются. Фото: Дэн Делонг / Microsoft

В конце концов системе удалось сузить список потенциальных химических компонентов батареи только до 23, пять из которых уже были известны. Этот процесс мог занять недели, но с Azure команда завершила его за 80 часов. Ранее эта задача, по оценкам команды, заняла бы 20 лет.

"Тридцать два миллиона - это то, чего мы бы никогда не смогли сделать. Представьте себе человека, который сидит, просматривает 32 миллиона материалов и выбирает из них один или два. Этого просто не произойдет", — сказал научный сотрудник и руководитель группы материаловедения в PNNL Виджай Муругесан.

В результате этого поиска ученые PNNL синтезировали один перспективный материал, который содержит литий и натрий вместе с другими элементами. По данным Microsoft, новый кандидат в состав батареи сокращает использование лития примерно на 70% по сравнению с нынешними литий-ионными накопителями, заменяя часть лития более доступным натрием.

Читайте также За 13 лет аккумуляторы подешевели на 87%

"Это важно по многим причинам. Считается, что твердотельные батареи безопаснее, чем традиционные жидкостные или гелеобразные литиевые, и они обеспечивают большую плотность энергии. Литий относительно дефицитный, а потому дорогой. Добыча является экологически и геополитически проблематичной. Создание батареи, что может сократить потребность в литии примерно на 70%, может иметь огромные экологические, безопасные и экономические выгоды" – написал руководитель продукта в Azure Quantum Elements доктор Натан Бейкер

Однако это еще только начало процесса, точная химия подлежит оптимизации. Существует вероятность того, что во время тестирования в большем масштабе те соединения не будут работать должным образом. Однако команду исследователей это не останавливает. Ученые ищут способы использования натрия для уменьшения количества лития в батареях.

Теперь остается загадкой то, к какому окончательному выводу придут исследования и станут ли электромобили лучше, дешевле и, конечно, дальнобойнее на одной зарядке.