AI helpt bij ontwikkeling van nieuwe vaste-stofbatterijen

Microsoft en Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) zetten kunstmatige intelligentie (AI) in voor identificeren van geschikte grondstoffen voor vaste-stofbatterijen, ook wel bekend als solid-state accu’s. De technologie kan helpen de ontwikkeling van accu’s fors te versnellen.

Vaste-stofbatterijen kennen geen vloeibare, maar een vaste elektrolyt. Dit maakt onder meer een grotere energiedichtheid en een hogere laadsnelheid mogelijk. Interessant voor onder meer elektrische voertuigen (EV’s); zo kan de ontwikkeling het bereik vergroten, laadtijden verkorten en/of accupakketten verkleinen. Wetenschappers zijn dan ook enthousiast over het potentieel van vaste-stofbatterijen.

Welke grondstoffen?

Een belangrijk aandachtspunt bij het ontwikkelen van nieuwe accu’s zijn de grondstoffen die hiervoor worden gebruikt. Zo is lithium een veelgebruikte stof. Hoewel lithium wereldwijd te vinden is, overstijgt de vraag het aanbod aanzienlijk. Het is dan ook interessant om accu’s te ontwikkelen die andere stoffen gebruiken.

Microsoft lanceerde vorig zijn Azure Quantum Elements (AQE). Dit platform combineert high-performance computing en AI om nieuwe ontdekkingen te doen in chemie en materiaalkunde. Microsoft bood AQE aan aan PNNL voor het identificeren van andere materialen voor batterijen. Zo willen zij het gebruik van lithium terugdringen.

Van 32 miljoen stoffen naar 23 kandidaten

Met behulp van het Microsoft-platform zijn in totaal 32 miljoen stoffen geïdentificeerd die hiervoor kandidaat zijn. Uit deze reeks identificeerde het AI-systeem alle stabiele stoffen, wat er in totaal zo’n 500.000 zijn. De selectie is vervolgens steeds verder verfijnd, onder meer door naar simulaties uit te voeren, geleiding in kaart te brengen en de prijs en beschikbaarheid mee te wegen.

Het proces leidde uiteindelijk tot de identificatie van 23 kandidaten voor het ontwikkelen van nieuwe batterijen. Vijf van deze stoffen zijn al langer bekend, wat betekent dat er 18 nieuwe stoffen zijn geïdentificeerd. Het proces nam in totaal zo’n 80 uur in beslag, melden PNNL en Microsoft.

Degradatie blijkt minimaal

Al langer is er veel aandacht voor vaste-stofbatterijen. Zo werkt ook PowerCo, opgericht door Volkswagen Group, aan dergelijke accu’s. En met succes: onderzoek wijst uit dat vaste-stofbatterijen nauwelijks degraderen. Een exemplaar is tijdens een test in totaal 1.000 keer opgeladen en weer ontladen. Dit staat volgens PowerCo gelijk aan het afleggen van zo’n 500.000 kilometer in een EV, afhankelijk van het model. Na de test bleek de batterij nog over 95% van de oorspronkelijke capaciteit te beschikken.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Foto: Wolfgang Eckert via Pixabay