L’intelligenza artificiale e i robot sono il nuovo dream team per lo sviluppo delle batterie

Nov 03, 2023

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In un mondo con una domanda sempre crescente di dispositivi alimentati elettricamente, gli alimentatori portatili sono diventati essenziali. Dai veicoli elettrici ai dispositivi Internet of Things, si potrebbe sostenere che il mondo moderno potrebbe funzionare senza batterie.

Purtroppo, però, la densità energetica, i tempi di ricarica e la durata delle batterie più comuni sono limitati. A tal fine, molti ricercatori stanno lavorando duramente per trovare il “Santo Graal” della tecnologia delle batterie: una soluzione economica, duratura, sostenibile e ad alta densità energetica. Non è un’impresa facile, ma alcuni sperano che l’impiego di robot e intelligenza artificiale possa potenziare, per prendere in prestito una frase, l’intero processo.

Ma prima vediamo perché lo sviluppo di nuove batterie è così impegnativo.

Lo sviluppo delle batterie è un campo complesso con diverse sfide da superare. Al momento, le questioni principali tendono a includere, ma non si limitano a:

Le innovazioni nella scienza dei materiali, nell’ingegneria e nella produzione sono continuamente perseguite per affrontare questi problemi. A tal fine, si spera che la robotica e l’intelligenza artificiale possano contribuire in modo significativo ad accelerare questi sforzi e a superare le sfide affrontate nello sviluppo delle batterie.

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Per valutare il potenziale impatto che l’intelligenza artificiale e la robotica potrebbero avere sul settore delle batterie, disponiamo già di un caso di prova della Carnegie Mellon University. Nel settembre del 2022, un team di ricercatori ha combinato tecnologie di intelligenza artificiale e robotica all’avanguardia per accelerare drasticamente il processo di ricerca per la creazione di nuove forme di batterie migliori.

Poiché un’efficiente conduttività ionica è fondamentale per la progettazione di batterie agli ioni di litio, i ricercatori sono costantemente alla ricerca di modi per ottimizzarla. Il team della Carnegie Mellon potrebbe aver trovato un nuovo modo per accelerare notevolmente questo processo.

Nel loro articolo, pubblicato su Nature Communications, i ricercatori hanno evidenziato il successo dell’accoppiamento di un tipo specifico di robot con un sistema di apprendimento basato sull’intelligenza artificiale per sviluppare elettroliti liquidi avanzati e non acquosi.

Per accelerare questo processo, i ricercatori hanno creato un robot chiamato “Clio” che utilizzava gli ingredienti necessari per creare campioni di elettroliti in base alle istruzioni.

Un computer con un programma di intelligenza artificiale di apprendimento profondo denominato “Dragonfly” è stato incorporato nel sistema insieme a “Clio” e sensori di elettroliti.

"Dragonfly" ha analizzato i dati e proposto suggerimenti per il miglioramento. "Clio" ha quindi implementato questi suggerimenti per creare un nuovo campione. Il processo è stato ripetuto per due giorni fino al miglioramento della qualità dell'elettrolita. Il duo meccanico è stato interrotto una volta che i ricercatori hanno ritenuto che i prodotti fossero pronti per i test.

Durante l’esperimento, gli scienziati hanno osservato che il loro sistema di intelligenza artificiale accoppiato funzionava come previsto, migliorando gradualmente i campioni di elettroliti.

Il risultato più eccezionale ha prodotto un miglioramento del 13% rispetto alle batterie attualmente più performanti sul mercato. I ricercatori intendono ora migliorare ulteriormente le capacità del loro sistema per valutare vari obiettivi e aumentare la velocità.

Quest’area di ricerca e sviluppo si è già estesa al di fuori del mondo accademico, con aziende come Chemix che utilizzano un approccio simile per sviluppare batterie avanzate per il mercato dei veicoli elettrici. Sia attraverso la ricerca universitaria che lo sviluppo commerciale, si spera che la scoperta di materiali nuovi e innovativi possa essere accelerata attraverso l’automazione e l’apprendimento automatico. Ciò potrebbe portare a batterie migliori, sistemi fotovoltaici più efficienti e altri progressi.

E questo è il tuo destino per oggi.

Sebbene lo sviluppo di nuove batterie sia complesso e intenso, la robotica e l’intelligenza artificiale potrebbero accelerare questo processo per produrre batterie future sicure e affidabili. Il lavoro dei ricercatori della Carnegie Mellon, tra gli altri, ha già mostrato alcuni risultati interessanti, e sarà emozionante vedere cosa porterà questo campo embrionale in futuro.