In korte tijd lijkt het alsof geen sector meer om de mogelijkheden van kunstmatige intelligentie heen kan. Zo kan AI de wetenschap nu ook helpen bij het vinden van de ideale materialen om batterijen mee te maken. En dat is belangrijk in de zoektocht naar alternatieve materialen voor lithium. Want hoewel lithium zich heeft bewezen als waardevolle grondstof in batterijen, raken voorraden op en heeft het delven een grote milieu-impact. Het vinden en testen van de juiste materiaalsamenstelling is een tijdrovend en arbeidsintensief proces en kan vele jaren duren.
Veel minder lithium
Daarom riep een team van wetenschappers van Microsoft de hulp in van AI in hun zoektocht naar een nieuw soort batterij. Op basis van suggesties die AI gaf, testten en ontwikkelden de wetenschappers vervolgens een werkzame batterij met 70 procent minder lithium dan vergelijkbare ontwerpen. Het hele proces, van begin tot einde, duurde slechts negen maanden.
Elektrolyt
De onderzoekers pakten dit als volgt aan. In hun zoektocht focusten ze zich op een batterij die bestaat uit vaste stoffen. Het doel was om een materiaalcombinatie te vinden waar de elektrische lading doorheen beweegt: de elektrolyt. De AI werd gevoed met informatie over miljoenen materiaalcombinaties. Het algoritme elimineerde vervolgens de materialen die waarschijnlijk instabiel zijn of zwak zouden presteren.
Miljoenen combinaties
Nadat de AI een paar dagen had gewerkt, bleven er van de miljoenen kandidaten nog maar een paar honderd over. Sommige van deze combinaties waren nog nooit eerder bestudeerd. “Maar wij zijn geen materiaalonderzoekers”, vertelt Nathan Baker, director van het AI-onderzoeksprogramma van Microsoft tegen New Scientist. Dus belde Baker met experts in batterijtechnologie met de vraag of ze op het goede spoor zaten.
Eliminatie
Wetenschappers van het Pacific Northwest National Laboratory in Washington deden vervolgens suggesties voor extra selectiecriteria waarmee de AI verder kon. Na nog meer eliminatierondes koos het onderzoeksteam uiteindelijk een materiaalcombinatie die het wilde ontwikkelen in het lab. Deze suggestie van de AI sprong eruit omdat er opvallend weinig lithium in zat: 70 procent minder dan vergelijkbare batterijen. In plaats daarvan stelde de AI het gebruik van meer natrium voor. Hoewel natriumbatterijen niet nieuw zijn, is de ontwikkeling ervan nog volop gaande. Het voorgestelde recept en verhouding van materialen waar de AI van Microsoft mee kwam was in die zin nog onontgonnen terrein.
Snel proces
Uiteindelijk ging het team van Baker aan de slag en bouwde een werkende lithium-natrium batterij. Hoewel de batterij wat minder presteerde op het gebied van geleiding dan batterijen met meer lithium, zeggen dat onderzoekers dat het ontwerp genoeg ruimte biedt voor verdere optimalisatie. De geringe beperkingen nemen de wetenschappers voor lief, gezien de enorme snelheid van enkele maanden waarmee de nieuwe batterij ontwikkeld werd.
