13 okt. 2022
2 minuten
De chemie van moderne batterijen wordt nog grotendeels handmatig ontwikkeld, met vallen en opstaan. Nu blijkt dat AI robots kan sturen bij het snel vinden van geavanceerde nieuwe batterijformules.
De bevindingen zijn online beschreven in het tijdschrift Nature Communications.
De conventionele technieken voor het ontwikkelen van nieuwe batterijen kunnen jaren kosten omdat onderzoekers met veel mogelijke componenten moeten experimenteren. Dit wordt bemoeilijkt door de noodzaak om meerdere concurrerende doelen te bereiken, zoals een langere levensduur, grotere capaciteit, sneller opladen en verbeterde veiligheid.
“Het soort lithium-ionbatterij dat je in een Tesla EV zou kunnen vinden, kan één primair zout bevatten, meestal lithiumhexafluorfosfaat, evenals twee of drie vloeibare oplosmiddelen waarin het zout is opgelost en een of twee additieven die geheim zijn”, zegt Jay Whitacre, energietechnoloog aan de Carnegie Mellon University. “Er zijn veel aantrekkelijke mogelijke combinaties van al deze componenten, mogelijk met meerdere zouten, vijf of zes of meer oplosmiddelen, meerdere additieven, die ongelooflijk ingewikkeld kunnen zijn om er doorheen te prikken.”
In het onderzoek probeerden onderzoekers de ontwikkeling van batterijen te versnellen door het robotplatform Clio te koppelen aan AI Dragonfly om zo autonoom de beste combinatie van batterijcomponenten te vinden.
Het systeem experimenteerde autonoom met lithiumhexafluorfosfaatzout en de oplosmiddelen ethyleencarbonaat, ethylmethylcarbonaat en dimethylcarbonaat. Het robotsysteem gebruikte pompen om verschillende combinaties van oplosmiddelen te injecteren in zakjes met een lithium-nikkel-mangaan-kobaltoxide-kathode en een grafietanode.
In 42 experimenten gedurende twee werkdagen identificeerde het systeem zes elektrolyten die sneller kunnen worden opgeladen dan een conventionele elektrolytsamenstelling. Dit is ongeveer zes keer zo snel als het naar verwachting zou hebben gekost om het via een willekeurige zoekopdracht te ontdekken.
De onderzoekers stellen dat hun systeem nu al meer experimentele metingen per dag uitvoert dan een gemiddelde menselijke operator en ongeveer 30 procent van het laboratoriummateriaal gebruikt. Ze suggereren dat het in de toekomst 20 tot 1000 keer zo efficiënt kan zijn als mensen die dit werk doen.
Het enige doel van deze experimenten was een sneller opladende batterij. Het systeem kan echter ook meerdere doelen tegelijk nastreven.
“Naarmate we meer en meer in dit project duiken, streven we naar echte verkenning en ontdekking met meer gecompliceerde mogelijke combinaties van elektrolyten die in veel testcellen worden geplaatst om te zien wat wel en niet werkt”, zegt Whitacre.
Anderen lazen ook
