Microsoft har fundet fremtidens batterimateriale med AI
Morderne genopladelige litium-ion-batterier er afhængige af litium og andre sjældne metaller. De er en effektiv kilde til energi med en lang levetid, men udvinding af litium har også store miljømæssige problemer, og så er materialet svært at genbruge.
Derfor er Microsoft gået sammen med det amerikanske Energiministeriums Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) om at finde frem til nye materialer, der kan mindske den globale afhængighed af litium i produktionen af genopladelige batterier til alt fra smartphones til elbiler.
Læs også: Kinesisk selskab udvikler atombatteri til smartphones – skal aldrig oplades
32,6 millioner materialer screenet
Ved at benytte AI og Azure Quantum Elements-cloudplatformen mindskede Microsofts forskerhold markant den tid, det normalt vil tage at udforske, hvor velegnede forskellige materialer er.
Med Redmonds high-performance computing-systemer (HPC) kunne algoritmerne forudsige karakteristika som energi, styrke, stress, elektrisk båndgab og mekaniske egenskaber for nye materialer. Microsoft og PNNL har trænet AI-modeller med millioner af datapunkter fra simulationer, hvilket har resulteret i en 1.500 gange hurtigere vurdering af materialernes egenskaber sammenlignet med traditionelle tæthedsfunktionsteoretiske beregninger.
Udvælgelsesprocessen begyndte med 32,6 millioner kandidatmaterialer, og AI-algoritmerne identificerede 500.000 forventede stabile materialer. Efter en screening for funktionelle egenskaber blev antallet reduceret yderligere til 800 potentielle kandidater. Ved at bruge ”AI-accelererede” simuleringer til at udforske dynamiske egenskaber som ionisk diffusivitet kunne Microsoft Quantum mindske feltet af kandidater til bare 150 materialer.
Her er det ultimative batterimateriale
Praktiske overvejelser som nye egenskaber, mekanik og tilgængelighed af elementerne blev derefter overvejet, og en top-18 over kandidater blev identificeret.
Forskerne på PNNL syntetiserede derefter topkandidaten, karakteriserede dens struktur og målte dens ledningsevne. Topkandidaten viste sig at være et elektrolytmateriale, der bruger omkring 70 procent mindre litium end de litium-ion-batterier, vi har i dag, og som erstatter noget litium med natrium.
Det nye materiale er allerede blevet syntetiseret af PNN og testet som et solid state-batteri, der fungerede ved både stuetemperatur og høj temperatur. Yderligere test skal verificere dets stabilitet og effektivitet.
250 års innovation komprimeret til 25 år
Brian Abrahamson, digital chef for PNNL, siger, at det er en yderst vigtig global udfordring at udvikle nye batterier. Han slår fast, at det er en arbejdskrævende og fundamentalt begrænsende proces at syntetisere og teste materialer, hvis man skal bruge menneskelig arbejdskraft.
Med synergien mellem AI, Azure Quantum Elements-platformen og etableret videnskabelig ekspertise hævder Microsoft, at moderne teknologi kan komprimeret 250 års innovation inden for kemi og materialevidenskab ”ind i de næste 25 år”. Ifølge Microsoft vil AI revolutionere alle industrier og låse op for en ny æra af videnskabelig udvikling.
Læs også: Solid-state batteri med mindst 1.000 km kommer i 2025
