Вот уже на протяжении десяти лет ученые пытаются изобрести безопасную альтернативу жидким электролитам, которые легко самовоспламеняются. Именно эти материалы используются для создания литиево-ионных батарей. Совсем недавно исследователи из Стенфордского университета удачно подошли к решению этой проблемы. Они обнаружили порядка двадцати твердых электролитов, которые в теории в ближайшем будущем могут использоваться вместо опасных жидкостей для создания аккумуляторных батарей в повседневной технике. Данные результаты были получены в ходе исследований с применением искусственного интеллекта и машинного обучения. Все полученные результаты были опубликованы в статье для журнала Energy & Environmental Science.
Как объясняет Остин Сендек, являющийся ведущим исследователем проекта и специалистом в области прикладной физики, ионы лития могут свободно перемещаться между разнополярно заряженными электродами аккумулятора за счет присутствия электролитов в батареях. Кроме этого жидкие электролиты стоят относительно дешево и действительно прекрасно проводят заряженные ионы, но при их использовании велика вероятность возгорания из-за перегрева или короткого замыкания, произошедших в аккумуляторе.
Живой пример неудачного применения литиево-ионных аккумуляторов - отозванная с прилавков магазинов огромная партия смартфонов Samsung Galaxy Note 7, которые самовоспламенялись. И таких печальных примеров действительно много.
Главное преимущество твердотельных электролитов - это их стабильность. Вещества в твердом фазовом состоянии значительно меньше подвержены возгоранию и испарению по сравнению с органическими жидкостями. Кроме того твердые материалы более прочные. Не смотря на несомненный прорыв в решение данной проблемы, ученые до сих пор не смогли найти материал, который подходил бы производителям по цене, а также по своим температурным свойствам и эффективности. Для успешного поиска таких материалов исследователи обратились к использованию искусственного интеллекта и машинного обучения. Благодаря этому можно получить выстроенную модель экспериментальных данных с предсказуемым результатом. В компьютерный алгоритм ученые запрограммировали знания о том, как используя данные полученные ранее, распознавать подходящие вещества. Данный алгоритм немного схож с методикой распознавания лиц.
Существует большое количество веществ, в состав которых входит литий. Конечно, протестировать их все представляется невозможным для исследователей. А ведь некоторые их них могут прекрасно подойти для использования в аккумуляторах. Именно поэтому созданная электронная модель распознавания веществ стала просто необходима. Искусственный интеллект отбирает только те вещества, которые потенциально могут подойти для дальнейшего использования. Компьютерный метод позволит в миллион раз ускорить процесс поиска необходимого вещества. Стоит отметить, что созданная модель реализовывалась в течение двух лет. Именно столько потребовалось Остину Сендеку, чтобы собрать вместе всю существующую информацию о веществах, в состав которых входит литий.
Вот несколько самых главных критериев, по которым определялась пригодность веществ: цена, химическая стабильность, распространенность, характеристики проводимости ионов лития, а также возможность передвижения электронов внутри микросхемы. В результате компьютерному анализу было подвергнуто свыше 12 тысяч веществ, в результате чего было обнаружено 21 перспективное соединение. Дальнейшая задача ученых состоит в реальном исследовании этих соединений на практике в лабораторных условиях, чтобы определить наиболее подходящее вещество.
Авторские права статей защищены в соответствии с законом об авторском праве. Использование материалов в Интернете и в печатных изданиях возможно только с указанием ГИПЕРССЫЛКИ на портал
Корпорация Связи (Корпорация.ру).