Τα Πρώτα Υλικά Μπαταριών Στερεάς Κατάστασης που Ανακαλύφθηκαν από Τεχνητή Νοημοσύνη Μπορεί να Ενισχύσουν τις Ηλεκτρικές Συσσωρευτές κατά 50%

Η Τεχνολογία Μπαταριών Κινητήρας με Τεχνητή Νοημοσύνη Υ υπόσχεται Πιο Μακριά, Ασφαλέστερα και Δυνατότερα Ηλεκτρικά Οχήματα το 2025

Η μηχανική μάθηση επαναστάτησε το σχεδιασμό μπαταριών—προσφέροντας έως 50% μεγαλύτερη αυτονομία και αλλαγή παιγνιδιού στην ασφάλεια για τα επόμενης γενιάς ηλεκτρικά οχήματα.

Μια νέα εποχή ηλεκτρικών οχημάτων είναι στον ορίζοντα, και τροφοδοτείται από την τεχνητή νοημοσύνη. Ερευνητές από το Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας Skolkovo (Skoltech) και το Ινστιτούτο AIRI πέτυχαν μια ιστορική ανακάλυψη στην τεχνολογία μπαταριών στερεάς κατάστασης—μια ανάπτυξη που αναμένεται να μεταμορφώσει την αποθήκευση ενέργειας παγκοσμίως το 2025.

Χρησιμοποιώντας την αιχμή της μηχανικής μάθησης, οι επιστήμονες ανακάλυψαν γρήγορα τα βέλτιστα υλικά για μπαταρίες στερεάς κατάστασης. Αυτό σημαίνει ηλεκτρικά οχήματα που θα μπορούσαν να διανύσουν μισή φορά περισσότερο με μια μόνο φόρτιση, ενώ παράλληλα βελτιώνουν την ασφάλεια και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Τα τρέχοντα ηλεκτρικά οχήματα χρησιμοποιούν κυρίως μπαταρίες λιθίου-ιόντων με υγρά ηλεκτρολύτες. Αυτές προσφέρουν καλή απόδοση, αλλά ενέχουν κίνδυνο πυρκαγιάς και φθείρονται πιο γρήγορα. Αντίθετα, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης χρησιμοποιούν στερεά υλικά, παρόμοια με κεραμικά, για τη μεταφορά λιθίου, κάνοντάς τις πιο ασφαλείς και πιο ανθεκτικές. Οι κατασκευαστές αυτοκινήτων ονειρεύονται εδώ και καιρό να κάνουν αυτή τη μετάβαση—αλλά η εύρεση κατάλληλων στερεών ηλεκτρολυτών έχει αποδειχθεί εξαιρετικά δύσκολη.

Η μηχανική μάθηση μπορεί να έχει μόλις σπάσει αυτό το εμπόδιο.

Πώς Επιταχύνει η Μηχανική Μάθηση τις Ανακαλύψεις στις Μπαταρίες;

Η παραδοσιακή έρευνα για τις μπαταρίες βασίζεται σε αργές και δαπανηρές διαδικασίες δοκιμής και λάθους και σε λεπτομερείς προσομοιώσεις κβαντικής χημείας. Σε αυτήν την τελευταία πρόοδο, τα γραφικά νευρωνικά δίκτυα—ένας εξελιγμένος τύπος AI—βοήθησαν τους ερευνητές να φιλτράρουν άμεσα μεγάλες «Βιβλιοθήκες» δυνητικών υλικών μπαταρίας.

Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να προσδιορίσει ουσίες που μετακινούν γρήγορα τους ιόντες λιθίου και παραμένουν σταθερές σε σκληρές συνθήκες μπαταρίας. Το αποτέλεσμα; Χρόνοι ανακάλυψης που είναι χιλιάδες φορές πιο γρήγοροι από πριν—μετατρέποντας δεκαετίες έρευνας σε εβδομάδες.

• Η AI αξιολόγησε χιλιάδες υλικά σε ημέρες, όχι σε χρόνια
• Προσδιόρισε νέες επιστρώσεις, όπως Li3AlF6 και Li2ZnCl4
• Απέφυγε προβλήματα τοξικότητας και αντίδρασης που ταλαιπωρούσαν παλαιότερες στερεές μπαταρίες

Ε: Γιατί είναι τόσο κρίσιμες οι Προστατευτικές Επιστρώσεις;

Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης υπόσχονται πολλά, αλλά η διασύνδεση μεταξύ του στερεού ηλεκτρολύτη και του μετάλλου lithium είναι γεμάτη κινδύνους. Το λίθιο μπορεί να προκαλέσει την υποβάθμιση του ηλεκτρολύτη ή ακόμη και να προκαλέσει θανατηφόρες βραχυκυκλώματα. Το κλειδί, λένε οι επιστήμονες, είναι να θωρακιστούν αυτά τα εξαρτήματα με τις κατάλληλες προστατευτικές επιστρώσεις.

Χάρη στη μηχανική μάθηση, η ερευνητική ομάδα μπόρεσε να προβλέψει γρήγορα ποιες επιστρώσεις αντιστέκονται καλύτερα στην αντίδραση τόσο από τον αναγωγέα λιθίου όσο και από τον οξειδωτικό καταθέτη. Αυτό διασφαλίζει ασφαλέστερες μπαταρίες που δεν υποσκάπτονται ή δεν πιάνουν φωτιά—αντιμετωπίζοντας μια βασική πρόκληση για τη βιομηχανία αυτοκινήτων.

Πώς θα Αλλάξουν αυτές οι Προόδοι τα Ηλεκτρικά Οχήματα και την Πορτοable Τεχνολογία;

Φανταστείτε να φορτίζετε το ηλεκτρικό σας αυτοκίνητο και να οδηγείτε 50% πιο μακριά με μία μόνο φόρτιση, με την πρόσθετη ηρεμία μιας σχεδόν άκαυτης μπαταρίας. Αυτή η όραση γίνεται γρήγορα πραγματικότητα. Με την επιταχυνόμενη ανακάλυψη υλικών μέσω AI, οι προχωρημένες μπαταρίες στερεάς κατάστασης θα κινηθούν στα επόμενης γενιάς ηλεκτρικά οχήματα—και σύντομα σε φορητές ηλεκτρονικές συσκευές—με:

• Μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα (Πηγαίνετε πιο μακριά μεταξύ φορτίσεων)
• Μακρύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας (περισσότερα χρόνια χρήσης)
• Βελτιωμένη ασφάλεια (δραματικά μειωμένος κίνδυνος πυρκαγιάς)

Οι κατασκευαστές αυτοκινήτων και οι κολοσσοί της τεχνολογίας σε όλο τον κόσμο επιταχύνουν τώρα την εμπορικοποίηση αυτών των ευρημάτων. Για περισσότερα σχετικά με την καινοτομία στα ηλεκτρικά οχήματα και τις μπαταρίες, επισκεφθείτε το Tesla, Toyota και τις τελευταίες επιστημονικές εξελίξεις στο Nature.

Ε: Πότε θα μπορέσουν οι καταναλωτές να δουν μπαταρίες ανακαλυφθείσες από AI σε αυτοκίνητα;

Οι άνθρωποι του κλάδου προβλέπουν ότι οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης που εκμεταλλεύονται υλικά ανακαλυμμένα από AI θα μπορούσαν να εισέλθουν στα πρώτα εμπορικά ηλεκτρικά οχήματα μέσα στα επόμενα τρία έως πέντε χρόνια. Οι δοκιμές και η αύξηση της παραγωγής είναι ήδη σε εξέλιξη σε αρκετά εργαστήρια και πιλοτικά εργοστάσια.

Αναμένετε πρωτότυπα οχήματα—και ίσως ακόμη και επιλεγμένες καταναλωτικές συσκευές—με μπαταρίες σχεδιασμένες από AI το αργότερο μέχρι το 2025. Ο αγώνας για ασφαλέστερη, μεγαλύτερης αυτονομίας ηλεκτρική κινητικότητα έχει πραγματικά αρχίσει.

Πώς να Μείνετε Μπροστά: Τι Μπορείτε να Κάνετε Τώρα

• Ακολουθήστε τις εξελίξεις από κορυφαίους ερευνητές μπαταριών και κατασκευαστές αυτοκινήτων
• Σκεφτείτε τα ηλεκτρικά οχήματα με προηγμένη τεχνολογία μπαταρίας καθώς βγαίνουν στην αγορά
• Διαβάστε αξιόπιστες πηγές επιστήμης όπως το Scientific American και το Nature για ενημερώσεις
• Μείνετε ενημερωμένοι καθώς νέες, ασφαλέστερες συσκευές με μπαταρίες κάνουν την εμφάνισή τους

Το μέλλον της αποθήκευσης ενέργειας αποκαλύπτεται—παρακολουθήστε τα μπαταρίες με τεχνητή νοημοσύνη να μεταμορφώνουν τον τρόπο που οδηγείτε, φορτίζετε και τροφοδοτείτε τον κόσμο.

Λίστα Ελέγχου για τους Αναγνώστες:

• Παρακολουθήστε τις λανσαρίσματος μπαταριών στερεάς κατάστασης από μεγάλους κατασκευαστές αυτοκινήτων
• Ερευνήστε τις τελευταίες ανακαλύψεις από το Skoltech και το AIRI
• Εγγραφείτε σε ειδήσεις μηχανικής και επιστήμης για ενημερώσεις σε πραγματικό χρόνο
• Ρωτήστε τον έμπορο ή τον εκπρόσωπο συσκευών σας σχετικά με την ενσωμάτωσης μπαταρίας στερεάς κατάστασης

Αναφορές

• www.scientificamerican.com
• www.nature.com

https://youtube.com/watch?v=3tvwm6f8-5w