L'intelligenza artificiale trova nuovi materiali per realizzare batterie con il 70% in meno di litio
L'intelligenza artificiale sta consentendo alla scienza di rivoluzionare moltissimi settori con progetti e innovazioni del tutto innovativi, come le nuove batterie sperimentali che andranno a sostituire quelle di litio. Scopriamo qualcosa di più sul primo prototipo realizzato.
Limiti e pericoli delle batterie agli ioni di litio
Microsoft
Microsoft e PNNLS, Pacific Northwest National Laboratory del Dipartimento dell'Energia, USA, hanno dato vita al "Project Bottle Rocket", che ha reso possibile progettare delle batterie che riducono del 70% l'utilizzo del litio. Le batterie al lito hanno avuto il merito di subentrare nell'universo della tecnologia apportando una fonte di energia più potente e leggera rispetto alle soluzioni precedenti, ma ci sono alcuni limiti e dubbi associati al loro utilizzo. Questi comprendono pericoli legati alla sicurezza, dal momento che potrebbero surriscaldarsi provocando cortocircuiti, potenziali incendi o esplosioni, ma anche la durata limitata: dopo una serie di utilizzi e, dunque, cicli di ricarica e scarica, vanno sostituite. Inoltre, la loro funzionalità a temperature estreme può essere compromessa, senza contare l'impatto negativo sull'ambiente e la scarsa disponibilità, che necessitano di trovare soluzioni alternative a lungo termine.
Bene, queste sembrano essere arrivate: Microsoft e PNNL hanno sviluppato una batteria inedita e sperimentale che potrebbe risolvere gran parte di questi problemi. Un team di scienziati ha usato l'intelligenza artificiale e il calcolo ad alte prestazioni per esaminare 32,6 milioni di materiali, molti dei quali non presenti in natura, da utilizzare potenzialmente per le nuove batterie. Un lavoro svolto in ottanta ore e che, prima di oggi, avrebbe richiesto un ventennio di tempo. I dati emersi hanno posto le basi per la creazione di nuove batterie con meno litio, che non è affatto ecologico. La PNNL ha esaminato i candidati più ottimali per sostituire il litio, mettendo a punto un prototipo di batteria completamente inedito.
Trovati nuovi materiali per batterie con l'intelligenza artificiale
Microsoft
La nuova batteria presenta le dimensioni di una piccola moneta e, nonostante sia ancora in fase di sperimentazione, promette di sfruttare molto meno litio e saper ricaricare l'energia. Si stima che, all'incirca, i materiali conosciuti siano attualmente circa 200.000, ma gli scienziati dei materiali continuano la loro ricerca per incrementare questo numero. Trovare nuove soluzioni potrebbe aiutare a superare alcuni problemi legati alla salvaguardia del pianeta e offrire strade alternative in diversi ambiti. Grazie al calcolo ad alte prestazione e all'intelligenza artificiale, tutto questo è ora possibile in tempi brevissimi.
Nathan Baker, direttore senior delle partnership per la chimica e i materiali alla Microsoft e autore dell'articolo attualmente in attesa di revisione paritaria, ha affermato che "questo è un nuovo modo di fare scienza." Lo studio ha impiegato la piattaforma Azure Quantum Elements, presentata in precedenza dall'azienda come strumento per velocizzare la ricerca di nuovi materiali. Cominciando da quelli già noti e a disposizione, “possiamo fondamentalmente sfogliare la tavola periodica e rilasciare nuovi atomi in varie posizioni attraverso un processo di sostituzione”.
Azure Quantum Elements ha velocemente eliminato i materiali ritenuti inadatti, poiché instabili, pericolosi o troppo dispendiosi per sostituire il litio nelle batterie, trovando infine la risposta e suggellando la collaborazione tra Microsoft e PNNL, che avrà una durata di tre anni e si concentrerà sulla sfida tecnologica legata allo sviluppo di nuove batterie. Attualmente, quelle agli ioni di litio alimentano la gran parte dei veicoli elettrici, tra cui auto, scooter e biciclette, che sono sempre più diffusi su scala globale.
Ecco il materiale usato per il prototipo della nuova batteria con il 70% in meno di litio
Dan DeLong for Microsoft
Il lavoro di Microsoft è orientato alla realizzazione di una batteria elettrolitica a stato solido, con una densità energetica più elevata rispetto a quelle agli ioni liquidi e senza pericoli di incendi. Il materiale scelto contiene comunque una piccola percentuale di litio, che tuttavia è ridotta del 70%. Dopo aver addestrato l'intelligenza artificiale a riconoscere i vari materiali e le relative proprietà energetiche, il team le ha proposto l'elevato numero di probabilità. I materiali sono poi stati filtrati, riconsegnando i migliori candidati, che dovevano dunque essere in forma solida e non essere suscettibili a reazioni potenzialmente pericolose.
Quando Microsoft ha sottoposto i risultati al Pacific Northwest National Laboratory, Vijay Murugesan, responsabile del gruppo di scienza dei materiali del laboratorio e coautore dell'articolo, ha esaminato i 120/130 candidati proposti, trovandone alcuni davvero promettenti: il materiale che potrebbe rendere questa sfida realtà e utilizzato nel prototipo contiene litio, sodio, cloruro e ittrio. Tuttavia, il team sta ancora lavorando sulla nuova batteria e valutando altri due candidati. Questo progetto offrirà davvero una soluzione definitiva al problema globale delle batterie agli ioni di litio, proponendo un'alternativa più valida, duratura e priva di rischi? Non ci resta che aspettare che il prototipo dia seguito a questa nuova era della tecnologia.
