Un nuovo materiale che potrebbe ridurre drasticamente la quantità di litio utilizzata nelle batterie è stato identificato dall’intelligenza artificiale (IA). Scoperte come questa avrebbero richiesto anni in passato, ma la potenza di calcolo dei computer è talmente elevata che ora possono essere trovate in pochi giorni.
Il nuovo materiale è stato recentemente individuato durante una collaborazione tra Microsoft e il Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), che hanno utilizzato l’aiuto dell’IA avanzata e dell’elaborazione ad alte prestazioni (HPC), un tipo di elaborazione basata su cloud che utilizza un gran numero di computer per risolvere compiti scientifici e matematici complessi.
Il sistema ha analizzato oltre 32 milioni di potenziali materiali inorganici e, in soli 80 ore, è riuscito a ridurli a 18 candidati promettenti che potrebbero essere utilizzati nello sviluppo delle batterie. Successivamente, gli esseri umani hanno testato questi candidati e hanno scoperto un elettrolita particolarmente promettente.
Le batterie al litio-ion sono destinate a diventare uno strumento prezioso nella transizione verso l’energia sostenibile. Date la loro crescente importanza, la domanda di litio dovrebbe aumentare da cinque a dieci volte entro la fine di questo decennio, secondo il US Department of Energy.
Tuttavia, ci sono molte sfide da affrontare. I depositi naturali di litio sono relativamente scarsi, mentre l’estrazione può essere costosa, dannosa per l’ambiente e le comunità locali, e può scatenare conflitti geopolitici. Ecco perché gli scienziati, così come le autorità competenti, sono così desiderosi di trovare materiali che potrebbero essere utilizzati come sostituti.
Il materiale è un elettrolita a stato solido. Si pensava che gli ioni di sodio e gli ioni di litio non potessero essere utilizzati insieme in un singolo sistema di elettrolita a stato solido a causa delle loro qualità chimiche, ma il sistema di intelligenza artificiale ha indicato che un tale materiale era possibile. Quando i ricercatori hanno testato l’idea, si è rivelata vera.
Dato che l’elettrolita utilizza sia litio che sodio, oltre ad altri elementi, riduce la quantità di litio richiesta fino al 70 percento.
I ricercatori di Microsoft e PNNL hanno successivamente sintetizzato il materiale e lo hanno utilizzato per creare prototipi funzionali di batterie. Attualmente sono nel lungo processo di test di queste batterie per vedere come si comportano nel mondo reale.
Compiti come questo, che coinvolgono essenzialmente la selezione di enormi quantità di dati, sono perfetti per l’IA. Un modo simile in cui questa tecnologia sta venendo utilizzata è la scoperta di nuovi composti farmacologici e farmaci. Nel 2020, i ricercatori del MIT hanno utilizzato un algoritmo informatico appositamente progettato per selezionare un vasto archivio digitale di oltre 100 milioni di composti chimici e sono riusciti a identificare un potente antibiotico in grado di uccidere anche i superbug.
“Siamo sull’orlo di questa maturazione dei modelli di intelligenza artificiale, della potenza di calcolo necessaria per addestrarli e renderli utili, e della capacità di addestrarli su specifici domini scientifici con intelligenza specifica”, ha dichiarato Brian Abrahamson, direttore digitale presso PNNL, in una dichiarazione. “Crediamo che ciò aprirà una nuova era di accelerazione. Questo è eccitante perché questi problemi sono importanti per il mondo.”
L’articolo, che deve ancora essere sottoposto a revisione paritaria, è stato recentemente pubblicato sul sito di preprint arXiv.
