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KI findet revolutionäres Batteriematerial

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In einer bahnbrechenden Leistung hat Microsoft in Zusammenarbeit mit dem Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) die Leistungsfähigkeit künstlicher Intelligenz (KI) und Supercomputing genutzt, um eine revolutionäre Substanz zu entdecken, die das Potenzial hat, den Einsatz von Lithium in Batterien drastisch zu reduzieren. Diese Entdeckung, die das Potenzial hat, den Lithiumverbrauch um bis zu 70 % zu senken, könnte eine neue Ära nachhaltiger Energiespeicherlösungen einläuten.

Die Geburt eines Game-Changers Das gemeinsame Projekt von Microsoft und PNNL, das auf fortschrittlicher KI und Hochleistungsrechnen basiert, hat in kürzerer Zeit als je gedacht ein bahnbrechendes Material hervorgebracht. Mithilfe von KI untersuchten Forscher bis zu 32 Millionen mögliche anorganische Materialien und grenzten die Liste in nur einer Woche auf 18 vielversprechende Kandidaten ein. Dieser beschleunigte Screening-Prozess, der mit traditionellen Laborforschungsmethoden über zwei Jahrzehnte gedauert hätte, unterstreicht die transformative Kraft der KI in der wissenschaftlichen Entdeckung.

Von der ersten Entdeckung bis zur Entwicklung eines funktionierenden Batterieprototyps dauerte der gesamte Prozess weniger als neun Monate, was eine bemerkenswerte Errungenschaft in der Welt der Materialtechnologie darstellt.

Die KI-Revolution

Jason Zander, Executive Vice President bei Microsoft, betonte die Mission des Technologieriesen, Jahrhunderte wissenschaftlicher Entdeckungen auf nur wenige Jahrzehnte zu komprimieren. Er glaubt, dass Technologien wie KI die Zukunft der wissenschaftlichen Forschung sind. Die Fähigkeit, KI und Supercomputing zu nutzen, ermöglicht es Forschern, unbekannte Gebiete zu erkunden und bahnbrechende Materialien in einem beispiellosen Tempo zu entwickeln.

Das Lithium-Dilemma

Lithium, oft als „weißes Gold“ bezeichnet, hat einen enormen Marktwert und ist ein wichtiger Bestandteil wiederaufladbarer Batterien, einschließlich Lithium-Ionen-Batterien, die eine Vielzahl von Geräten antreiben, von Elektrofahrzeugen (EVs) bis hin zu Smartphones. Doch da die Nachfrage nach Lithium weiter steigt, wird die Welt nach Angaben der Internationalen Energieagentur bereits im Jahr 2025 mit einer Knappheit konfrontiert sein.

Es wird erwartet, dass sich die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien bis 2030 verzehnfachen wird, was zu einem verzweifelten Wettlauf um den Bau von Batteriefabriken führt, um mit diesem unstillbaren Appetit Schritt zu halten. Der Lithiumabbau ist nicht unumstritten, da er erhebliche Mengen an Wasser und Energie verbraucht und einen erheblichen ökologischen Fußabdruck hinterlässt.

Der Heilige Gral der Batteriematerialien

Die Verringerung der Abhängigkeit von Lithium bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer hervorragenden Energiespeicherkapazität ist das ultimative Ziel der Lithium-Ionen-Batterieindustrie. DR. Nuria Tapia-Ruiz, die ein Team von Batterieforschern am Imperial College London leitet, bezeichnet Materialien mit reduziertem Lithiumgehalt und robuster Energiespeicherkapazität als „den heiligen Gral“. Sie erkennt die entscheidende Rolle, die KI und Supercomputing bei der Vorhersage neuer Hochleistungsmaterialien in der Zukunft spielen werden.

Vorsichtiger Optimismus

Obwohl das von der KI abgeleitete Material, derzeit N2116 genannt, enormes Potenzial aufweist, sind Experten wie Dr. Edward Brightman von der University of Strathclyde mahnt zur Vorsicht. Er betont die Notwendigkeit, mit dieser Technologie vorsichtig umzugehen, da sie möglicherweise zu irreführenden Ergebnissen oder zu Materialien führen könnte, die im Labor nicht synthetisiert werden können.

Eine nachhaltige Energiespeicherlösung

N2116 ist ein Festelektrolyt und wurde von Forschern ausgiebig getestet, die ihn vom Rohmaterial zum funktionierenden Prototyp entwickelt haben. Feststoffbatterien, wie sie durch diese KI-Entdeckung ermöglicht wurden, bieten mehr Sicherheit im Vergleich zu herkömmlichen flüssigen oder gelartigen Lithiumbatterien. Darüber hinaus wird erwartet, dass diese Festkörper-Lithiumbatterien der nächsten Generation mit Tausenden von Ladezyklen ein schnelleres Laden und eine höhere Energiedichte ermöglichen.

Eine neue Art von KI

Der innovative KI-Ansatz von Microsoft basiert auf einer neuen Art von KI, die speziell auf molekulare Daten trainiert wird und es ihr ermöglicht, komplexe Chemie zu entschlüsseln. Diese KI stützt sich auf wissenschaftliche Materialdatenbanken und -eigenschaften und gewährleistet so die Datenzuverlässigkeit für wissenschaftliche Entdeckungen. Die Software grenzte die Liste schnell auf 18 Kandidaten ein, sodass die Batterieexperten von PNNL das endgültige Material für Laborexperimente auswählen konnten. Karl Mueller von PNNL betonte die transformative Rolle der KI und sagte, sie führe sie „viel schneller zu potenziell fruchtbaren Gebieten“ als herkömmliche Methoden. Diese Beschleunigung ermöglichte es ihnen, die chemische Zusammensetzung des neuen Materials schnell zu ändern, zu testen und zu optimieren und seine Eignung für eine funktionierende Batterie zu bewerten. Diese Leistung unterstreicht das enorme Potenzial fortschrittlicher KI, den Innovationszyklus zu beschleunigen und den Weg für nachhaltige Energielösungen zu ebnen.