Robot và AI tăng tốc độ nhằm khám phá ra các thiết kế mới về pin

[trungthuc]

Một nhóm các chuyên gia nghiên cứu tại Đại học Carnegie Mellon, Mỹ đã nghiên cứu cách tiếp cận mới để đẩy nhanh quá trình thiết kế và chế tạo ra các loại pin được tối ưu hóa với hiệu quả cao.

Các tổ hợp pin lithium-ion. (Ảnh minh họa: Tech Xplore)

Khi doanh số các thiết bị điện tử cầm tay tăng vọt và các hãng chế tạo xe đã chuyển sang sản xuất loại xe điện, nhu cầu về pin có thời gian khai thác sử dụng lâu dài và tốc độ sạc cao, và nhanh cũng tăng theo lên.

Nhưng đến thời điểm này, khoa học nghiên cứu sản xuất ra loại pin mới phục vụ những nhu cầu lưu trữ điện năng ngày càng tăng đang bị tụt hậu. Quy trình hầu như bằng thủ công, có liên quan đến việc sử dụng trực giác của các chuyên gia về hóa học cùng với cộng tác viên đang bền bỉ liên tục thử nghiệm rất nhiều. Những nỗ lực nhằm chế tạo ra loại pin như vậy sẽ mất rất nhiều năm. Trong nghiên cứu mới này, giới khoa học gia ở Pittsburgh tìm cách gia tăng tốc đồ trong quá trình chế tạo ra pin bằng phương pháp sử dụng các kỹ thuật tự động hóa.

Trong bài báo đăng trên tạp chí Nature Communications, nhóm chuyên gia nghiên cứu có mô tả về phương pháp ghép nối một robot pha chế độc đáo với hệ thống học tập AI để chế tạo ra chất điện phân lỏng không chứa nước với hiệu quả cao.

Trọng tâm của hầu hết các cách thiết kế pin là chế tạo ra chất điện phân pin lithium-ion "khô" sẽ hoạt động hiệu quả hơn so với những loại pin được sản xuất ra trước đó. Các chuyên gia có xu hướng tìm cách để tối ưu hóa độ tiếp dẫn ion. Để đẩy nhanh quá trình tìm kiếm các hợp phân, nhóm chuyên gia khoa học chế tạo ra một robot, mang tên là Clio, tiếp nhận các hóa chất, được sử dụng để tạo ra chất điện phân và làm theo một số hướng dẫnsản xuất ra một số mẫu.

Sau đó, nhóm nghiên cứu này bổ sung thêm một máy tính chạy ứng dụng AI Học sâu (được gọi là Dragonfly) tiếp nhận các thông tin số liệu từ Clio và từ những cảm biến trong chất điện phân do robot sản xuất. Dragonfly tiến hành phân tích các mẫu, sau đó đề xuất những cải tiến nếu có. Robot Clio tiếp nhận những sự cải tiến mới và sử dụng để tạo ra một mẫu mới. Hệ thống tái lặp này được thực hiện nhiều lần (mỗi lần sẽ mất khoảng 2 ngày) với chất điện giải dần dần được cải thiện tốt hơn. Tại một điểm theo các thông số lý hóa do giới khoa học gia vạch ra, cặp thiết bị diện tử này ngừng hoạt động, cho phép các chuyên gia xem xét kiểm tra, thử nghiệm các sản phẩm đã được sản xuất ra.

Sơ đồ của thí nghiệm chế tạo chất điện phân tự động của robot "Clio". Sử dụng một loạt hai máy bơm lập trình để định lượng và chuyển một mẫu chất lỏng. (Ảnh: Nature Communications/2022).

Trong nhiều lần thử nghiệm, giới khoa học gia có nhận thấy, hệ thống ghép nối 2 thiết bị hoạt động như mong muốn, các mẫu chất điện phân được cải thiện dần, loại tốt nhất được tìm thấy cho ra kết quả tốt hơn 13% so với các loại pin có hiệu suất cao nhất hiện nay trên thị trường.

Nhóm chuyên gia nghiên cứu này có kế hoạch tiếp tục cải tiến bổ sung thêm cho hệ thống để cho phép thử nghiệm nhiều mục đích khác nhau với các chất hóa học và tăng nhanh tốc độ chế tạo các hợp chất điện giải mới.

Theo Tech Xplore