L’IA potrebbe aver appena inventato la batteria definitiva
Arrivano le batterie al fluoro.
L’intelligenza artificiale sta rivoluzionando quasi tutti i settori della Terra. Dall’ottimizzazione delle fattorie , all’invenzione di nuovi farmaci , fino agli ingegneri persino convincenti che sono vivi , l’IA sta cambiando rapidamente ogni aspetto della nostra vita. In effetti, un team dell’Università della Carolina del Nord sta ora utilizzando l’IA per sviluppare la batteria definitiva, che sarà estremamente densa di energia, di lunga durata, a ricarica rapida ed ecologica. Ma come è riuscita questa IA a gestire questa incredibile impresa? Quando avremo questa batteria? E cosa possiamo fare con una tecnologia così eccezionale? Benvenuti nel fantastico mondo delle batterie agli ioni di fluoro.
Quindi cosa sono le batterie agli ioni di fluoro ? Bene, dal punto di vista funzionale, sono identiche alle batterie agli ioni di litio che utilizziamo nei nostri telefoni e auto. Ciò significa che gli ioni fluoruro (uno ione è un atomo senza elettroni) passano dal catodo attraverso l’elettrolita all’anodo per immagazzinare la carica e viceversa per rilasciare la carica.
Tuttavia, a differenza degli ioni di litio, gli ioni fluoruro sono molto più compatti e possono essere raggruppati insieme molto strettamente. Ciò significa che, in teoria, una batteria al fluoruro può essere dieci volte più densa di energia delle attuali batterie agli ioni di litio . Per contesto, se si sostituisce il pacco batteria di una Tesla Model 3 a lungo raggio con uno della stessa massa mentre si utilizza questa chimica teorica del fluoruro, potrebbe percorrere 3.400 miglia per carica!
Ma i vantaggi del fluoruro vanno ben oltre la densità di energia.Il fluoro (la versione elementare del fluoruro) lo èmolto più abbondante nella crosta terrestre, essendo il 13° elemento più diffuso rispetto allo stato del litio come il 33° più diffuso. Inoltre, a differenza del litio, il fluoro è facilmente disponibile in minerali comuni come la fluorite e il fluoruro di calcio. Ciò significa che la produzione di batterie agli ioni di fluoro potrebbe essere più economica e molto più ecologica rispetto agli ioni di litio.
Quindi, se sono così buoni, qual è il problema? Perché non utilizziamo questa tecnologia? Bene, ci sono molti materiali che consentiranno facilmente agli ioni di litio di attraversarli, ma ce ne sono pochissimi che possono fare lo stesso con gli ioni fluoruro . Ciò rende incredibilmente difficile trovare materiali per costruire l’elettrolita in una batteria al fluoruro che funzioni, per non parlare del buon funzionamento. Di conseguenza, nonostante la loro incredibile densità di energia, la maggior parte delle batterie al fluoruro sono state piuttosto schifose , durando solo poche cariche prima di degradarsi enormemente. Ci sarebbero voluti decenni di calcoli ardui e tentativi ed errori per trovare i materiali che potrebbero sbloccare questo potenzialmente rivoluzionario batteria. O meglio, lo era.
È qui che entrano in gioco JD Sundberg e i suoi colleghi dell’Università della Carolina del Nord . Vedete, hanno addestrato un’IA per trovare questo materiale meraviglioso nel giro di poche settimane, non decenni.
In primo luogo, il suo team ha identificato 10.000 materiali che potrebbero potenzialmente svolgere il lavoro. Quindi, ne hanno selezionati 300 a caso e hanno calcolato la capacità di trasporto del fluoro. Questo è stato un processo lungo e laborioso, dato che ogni calcolo richiedeva una settimana! Una volta ottenuti i risultati, li hanno usati per addestrare un’IA. Il risultato è stato un programma in grado di calcolare con precisione le capacità di traghettamento del fluoro di qualsiasi materiale in solo un’ora!
Il team ha quindi eseguito questo programma attraverso gli altri 9.700 materiali nella speranza di trovare la loro corrispondenza perfetta, e non ci crederai, l’hanno fatto.
Secondo il programma, è uscito sopra un materiale a base di zinco e titanio (ZnTiF⁶). La sua straordinaria capacità di accumulo lo ha reso un elettrolita perfetto per le batterie al fluoro, ma soprattutto non è troppo costoso e può essere sintetizzato in laboratorio . Inoltre, le materie prime possono essere estratte con danni ambientali molto inferiori rispetto agli ioni di litio .
In breve, questo potrebbe indicare che Sundberg è sulla buona strada per sviluppare una batteria ad alta densità energetica, a basso costo e rispettosa dell’ambiente. Una tale batteria potrebbe rivoluzionare la nostra vita quotidiana e persino salvare il pianeta dall’auto- fatta una catastrofe che è il cambiamento climatico.
Allora, qual è il prossimo? Bene, ora SD Sundberg ha bisogno di eseguire alcuni test nel mondo reale per far funzionare questa meravigliosa batteria . Ciò molto probabilmente includerà test al banco per trovare anodi e materiali catodici che funzionano meglio con il loro nuovo materiale elettrolitico, come l’ossido di nichel lantanio (La2NiO4) , che ha già dimostrato di funzionare bene nelle batterie agli ioni di fluoruro.
Da questi test, possono capire quali densità di energia, cicli di vita e tassi di addebito sono possibili. Probabilmente non si avvicineranno ancora al limite teorico, ma gli scienziati dietro questo progetto sono fiduciosi di poter sbloccare densità molto più elevate di quelle che abbiamo attualmente. Se lo fanno, potrebbe cambiare il mondo. Ma come?
In primo luogo, potresti acquistare un’auto elettrica economica con un’autonomia a nord di mille miglia, il che è dannatamente pulito. Ma potrebbe anche significare che sono possibili veicoli elettrici adeguatamente economici e convenienti con autonomia per carica nella regione di 250 miglia, consentendo a tutti di passare all’elettrico . Inoltre, se ampiamente adottata, questa tecnologia potrebbe ridurre notevolmente l’impatto ambientale dell’intero settore . Entrambi questi aspetti sono vitali se vogliamo passare a una società a zero netto e salvare il mondo.
Ma una batteria molto più densa di energia significa anche che altre applicazioni EV diventano praticabili, come camion a lungo raggio con capacità di carico elevate , navi e persino aerei commerciali . Tutti questi settori non possono utilizzare l’attuale tecnologia delle batterie, dato che hanno bisogno di sistemi compatti e leggeri per funzionare correttamente, quindi rimangono con i loro metodi di combustione di combustibili fossili e resistendo alla transizione verso lo zero netto. Ma se Sundberg e il suo team possono creare batterie anche tre volte più dense di quelle che abbiamo attualmente (che non è molto denso per le batterie al fluoruro), allora la rivoluzione dei veicoli elettrici può iniziare a verificarsi in queste industrie che eruttano carbonio, permettendoci ancora una volta di fermare il cambiamento climatico e salvare il mondo.
Quindi è così che l’IA potrebbe aver appena inventato la batteria definitiva. Identificando rapidamente i materiali che vale la pena testare, possiamo accelerare il processo di sviluppo di batterie di nuova generazione che possono aiutare il mondo intero a diventare carbon neutral senza rompere la banca o causare un altro disastro ecologico. Potrebbero volerci ancora un decennio o due prima che questa tecnologia veda la luce, e ancora di più prima che sia prodotta a basso costo e su larga scala, ma con una tecnologia come questa appena oltre l’orizzonte, può darci la speranza di poter combattere il cambiamento climatico e salva il mondo. Preghiamo che Sundberg e gli altri brillanti scienziati che lavorano sulle batterie agli ioni di fluoro possano portare a compimento questa incredibile tecnologia prima che sia troppo tardi.
Will Lockett da medium.com
