Lithim-ion is zo’n beetje de universele de basis voor batterijen. Maar een nieuw AI-systeem heeft al vijf volwaardige alternatieven gevonden. De aanzet daartoe was het feit dat de hoeveelheid beschikbaar lithium beperkt is en dat het daarbij gaat om een geopolitiek kwetsbaar materiaal.
Een team van onderzoekers aan het NJIT (New Jersey Institute of Technology) gebruikte generatieve AI om alternatieve materialen te zoeken. Tot nu toe zijn er al vijf gevonden, die heel wat financiële en andere voordelen met zich meebrengen.
Magnesium, zink en calcium
De zogenaamde multivalente ionbatterijen bevatten elementen als calcium, magnesium en aluminium, stuk voor stuk materialen die zo goed als onuitputtelijk zijn en dus een duurzaam alternatief voor lithium. Daarbij dragen deze elementen meerdere positieve ladingen, waardoor ze misschien zelfs nog meer energie kunnen opslaan dan hun voorganger.
De enige uitdaging? De ionen in deze materialen zijn een stuk groter dan die in lithium, waardoor ze tot nu toe moeilijk te integreren waren in bestaande batterijen. Daar brengt het nieuwe AI-model echter verandering in.
Dubbele aanpak
Het AI-systeem is gebaseerd op twee functies:
- Crystal Diffusion Variational Autoencoder of CDVAE, een model dat nieuwe, weliswaar hypothetische materialen genereert op basis van bekende kristalstructuren.
- Een gekalibreerd LLM (Language Learning Model), dat zich focust op het kiezen van structuren die thermodynamisch stabiel genoeg zijn om effectief gesynthetiseerd te kunnen worden.
Het team analyseerde aan een snel tempo duizenden mogelijkheden, waarvan er vijf veel potentieel toonden. Deze elementen laten multivalente ionen toe om aan een snel tempo te bewegen, wat ze geschikt maakt voor de energieoverdracht in batterijen.
Simulaties
Deze vijf materialen werden vervolgens onderworpen aan zogenaamde kwantummechanische simulaties. Het resultaat? Stuk voor stuk zijn ze stabiel en vooral synthetiseerbaar, althans in een gecontroleerde omgeving. Dit is alvast een veelbelovende stap voor de commercialisering van de elementen. Hoe lang het zal duren voor ze effectief in batterijen verwerkt worden en hoe goed ze het doen, valt natuurlijk nog af te wachten.
