機器人和人工智能可以幫助人們更快研發改良型鋰電池

尖端的電子產品，包括電動汽車和最新的智能手機，都依賴於電池，這些電池的化學成分仍然在很大程度上是通過反複試驗手動開發的。現在，一項新的研究表明，人工智能可以指導機器人快速找到先進的新電池配方。一組科學家於9月27日在《自然通訊》雜誌上在線詳細介紹了他們的發現。

開發新電池的傳統技術可能需要數年時間，因為研究人員必須對許多可能的組件進行實驗。由於需要實現多個相互競爭的目標，例如更長的使用壽命，更大的容量，更快的充電速度和更高的安全性，這變得更加複雜。

《自然通訊》的合著者、卡內基梅隆大學能源技術專家Jay Whitacre最近表示：在特斯拉電動汽車中發現的那種鋰離子電池可能有一種初級鹽 - 通常是六氟磷酸鋰 - 以及兩種或三種溶解鹽的液體溶劑和一種或兩種秘密添加劑，所有這些成分都有許多令人信服的潛在組合，可能含有多種鹽，五種或六種或更多溶劑，多種添加劑，這些都可能非常複雜。

為了改進鋰電池，人們必須通過千百次不斷的複雜試驗，以求找出最好的配方和最好的生產工藝，這是一項龐大且漫長的艱難工作。

一項新研究中，研究人員試圖通過將名為Clio的機器人平台與稱為Dragonfly的AI耦合來加速電池開發，以便以自主方式找到電池組件的最佳組合。是計算機建立模擬學習人工工作過程，幫助人們擺脫人工循環，而且使試驗周期大大加快。

在這項新研究中，該係統自主地用六氟磷酸鋰鹽和溶劑碳酸乙烯酯，乙基甲基碳酸酯和碳酸二甲酯進行了實驗。（在鋰離子電池中，鹽溶解在一種或多種溶劑中以形成液體電解質。鋰離子從一種電解質轉移到另一種電解質以攜帶電荷）

機器人係統使用泵將各種溶劑組合注入帶有鋰鎳錳鈷氧化物陰極和石墨陽極的袋子中。

在兩個工作日內進行的42項實驗中，該係統自主鑒定出六種電解質，這些電解質比傳統的電解質成分能夠更快地充電。這種方法對新化學物質的撞擊速度是通過隨機搜索發現它的速度的六倍。

研究人員指出，他們的係統每天可能比普通人類操作員進行更多的實驗測量，並使用大約30%的實驗室材料。在未來，他們認為他們的係統可能會被證明是做這項工作的人的20到1000倍。

這些實驗的唯一目標是更快地充電電池。此外，這個係統還可以同時進行其他的多個目標任務。