علماء يطورون بطاريات أكثر كفاءة بوساطة الذكاء الاصطناعي

ابتكر فريق من العلماء بمركز أرجون التعاوني لعلوم تخزين الطاقة، طريقة لتطوير شوارد "إلكتروليت" بطاريات أكثر كفاءة، بالاستعانة بالذكاء الاصطناعي.

ونشر الفريق فكرتهم في ورقة بحثية جديدة نُشرت في مجلة Science، وعرضوا رؤيتهم لتصميم "الإلكتروليت" في الأجيال القادمة من البطاريات.

وبحسب الخبراء، فإن تصميم البطارية هو عملية من 3 مراحل، قطب كهربائي موجب وآخر سالب، والأهم من ذلك هو وجود "إلكتروليت" يعمل مع كلا القطبين.

و"الإلكتروليت" هو مكون البطارية الذي ينقل الأيونات - الجسيمات الحاملة للشحن - ذهابًا وإيابًا بين قطبي البطارية الكهربائيين، مما يتسبب في شحن البطارية وتفريغها.

وبالنسبة لبطاريات "ليثيوم أيون" الدارجة اليوم، فإن كيمياء الإلكتروليتات محددة جيدًا نسبيًا. وبالنسبة للأجيال القادمة من البطاريات التي يتم تطويرها في جميع أنحاء العالم فإن مسألة تصميم الإلكتروليت مفتوحة على مصراعيها.

وقالت شيرلي منغ، كبيرة العلماء في المركز: "تصميم وتطوير إلكتروليتات مختلفة سيكون أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة لبطاريات ما وراء الليثيوم أيون".

وأضافت: "يعد تطوير الإلكتروليت أحد مفاتيح التقدم الذي سنحققه في جعل هذه البطاريات الأرخص والأطول أمدًا والأكثر قوة، حقيقة واقعة، والاستمرار في إزالة الكربون من اقتصادنا".

وأحد العوامل الرئيسية التي يفكر فيها العلماء في تطوير الإلكتروليتات الجديدة هو كيف يميلون إلى تكوين طبقة وسيطة تسمى الطور "البيني"، والتي تسخر تفاعل الأقطاب الكهربائية.

الهدف على المدى القريب، وفقًا للفريق، هو تصميم إلكتروليتات بالخواص الكيميائية والكهروكيميائية الصحيحة لتمكين التكوين الأمثل للأطوار البينية في كل من أقطاب البطارية الموجبة والسالبة في النهاية.

ويعتقد الباحثون أنهم قد يكونون قادرين على تطوير مجموعة من الشوارد الصلبة التي ستكون مستقرة في درجات الحرارة القصوى (العالية والمنخفضة) وتمكن البطاريات ذات الطاقة العالية من أن يكون لها عمر أطول بكثير.

ومن أجل تسريع بحثهم عن اختراقات الإلكتروليت، لجأ العلماء إلى قوة التوصيف المتقدم والذكاء الاصطناعي للبحث رقميًا من خلال العديد من المرشحين المحتملين، مما يسرع ما كان عملية بطيئة ومضنية للتوليف المعملي.

وأكملت مينغ: "تسمح لنا الحوسبة عالية الأداء والذكاء الاصطناعي بتحديد أفضل الأوصاف والخصائص التي ستمكن من التصميم المصمم خصيصًا لمختلف الإلكتروليتات لاستخدامات محددة، بدلاً من النظر في بضع عشرات من احتمالات الإلكتروليت سنويًا في المختبر، فإننا نبحث عن عدة آلاف بمساعدة الحساب".