איך בינה מלאכותית מסייעת לפיתוח סוללות?

איך בינה מלאכותית מסייעת לפיתוח סוללות?

Photo illus. electric car by Pixabay
Photo illus. electric car by Pixabay

This post is also available in: enEnglish (אנגלית)

חוקרים טוענים שניתן לעשות שימוש בבינה מלאכותית כדי לנתח תמונות ברמה-אטומית של סוללות נטענות, במטרה להבין כיצד הן נשחקות עם חלוף הזמן. הנחת היסוד היא שבחינת החומרים שמרכיבים את הסוללה בתצוגה מקרוב תשפר את הבנת החוקרים, תביא לשיפור עיצוב סוללות שמיוצרות בימינו, ואולי אפילו תקדם אותנו צעד אחד קרוב יותר לסוללות בלתי ניתנות להריסה.

החוקרים בחנו סוללות ליתיום ברזל פוספט נטענות (lithium iron phosphate – LFP), שהופכת לאפשרות מועדפת בקרב יצרני רכבים חשמליים בשל עלויות ורמת רעילות נמוכות, לצד אורך חיים ממושך. משום שאלקטרודות LFP לא כוללות קובלט או ניקל (חומרים נפוצים, אך קשים לעיבוד – ונפוצים בסוללות שבשיווק מסחרי), הן נבחרו כמושא המחקר האולטימטיבי.

אם יצליחו החוקרים לשפר את ביצועי סוללות ה-LFP, תעשיית הרכבים החשמליים צפויה להיות המרוויחה העיקרית. משום שמדובר בהתמודדות עם חוקי הפיסיקה והכימיה, הדרך לשיפור הביצועים של הסוללות אינה סלולה מאליה. לפי המחקר האחרון שפרסמו החוקרים בתחום בכתב העת המדעי Nature Materials, ביצועיו של כל חומר מסתכמים בכימיה שלו ובאינראקציות הפיזיקליות שהוא מקיים בקנה מידה אטומי. ככל שמדובר בחלקיקים קטנים יותר, כך קיים קושי לחזות כיצד החומר יתנהג. הבנת האינראקציות השונות היא המפתח התיאורטי לתכנון סוללה חזקה, עמידה וכזו שלא תישחק עם הזמן.

סוללות הליתיום-יון נמצאות בשימוש שכיח כיום, ועמידות לכ-1,000 מחזורי הטענות. כדי ללמוד עוד על סוללות LFP, החוקרים השתמשו בכלים חדשניים שכוללים בינה מלאכותית. בטכניקות מיוחדות של מיקרוסקופיה ברזולוציית-על, ובשילוב הבינה המלאכותית, הם מצליחים לפענח ולהבין את המתרחש לראשונה, לקבל ייצוג ויזואלי לכוחות הפועלים בתוך הסוללה ואף להצליח למדוד אותם בדיוק רב.

בדרך זו, אנליזת התמונה מהווה כמעין מכונת MRI לחלקי הסוללה. טכנולוגיה חדשנית כמו מיקרוסקופ אלקטרונים מאפשר לחוקרים לתפוס צילומים בזמן אמת שמתעדים את התהליכים המתרחשים בתוך הסוללה, וכעת, בסיוע בינה מלאכותית, הם יוכלו גם להבין לעומק את האינטראקציות השונות, לחזות איך הסוללה תתפקד בעולם האמיתי ואיך יגיבו החומרים השונים לאורך זמן, כך לפי popularmechanics.com.