Imajinatu igarle batek zure gurasoei, jaio zinen egunean, zenbat biziko zaren esaten diela. Antzeko esperientzia bat posible da bateria-kimikarientzat, bateriaren iraupena kalkulatzeko eredu konputazional berriak erabiltzen dituztenentzat, datu esperimentalen ziklo bakar batean oinarrituta.

Ikerketa berri batean, AEBetako Energia Sailaren (DOE) Argonne Laborategi Nazionaleko ikertzaileek ikaskuntza automatikoaren indarra erabili dute bateria-konposatu kimiko desberdinen iraupena aurreikusteko. Argonnen sei bateria-konposatu kimiko desberdin ordezkatzen dituzten 300 bateriako multzo batetik bildutako datu esperimentalak erabiliz, zientzialariek zehaztasunez zehaztu dezakete zenbat denbora iraungo duten bateria desberdinek zikloa.

Argonneko ikertzaileek ikaskuntza automatikoaren ereduak erabili dituzte bateriaren ziklo-bizitzaren iraupena hainbat konposatu kimikotarako iragarpenak egiteko. (Irudia: Shutterstock/Sealstep.)

Makina-ikaskuntzako algoritmo batean, zientzialariek ordenagailu-programa bat entrenatzen dute hasierako datu-multzo batean oinarrituta ondorioak egiteko, eta gero entrenamendu horretatik ikasitakoa erabiltzen dute beste datu-multzo batean erabakiak hartzeko.

«Bateriaren aplikazio mota guztietarako, telefono mugikorretatik hasi eta ibilgailu elektrikoetaraino eta sare elektrikoko biltegiratzeraino, bateriaren iraupena funtsezkoa da kontsumitzaile guztientzat», esan zuen Noah Paulson Argonneko zientzialari konputazionalak, ikerketaren egileak. «Bateria bat milaka aldiz ziklotu behar izateak huts egin arte urteak iraun ditzake; gure metodoak proba konputazionalen sukalde moduko bat sortzen du, non bateria desberdinek nola funtzionatuko duten azkar ezar dezakegun».

«Oraingoz, bateria baten edukiera nola desagertzen den ebaluatzeko modu bakarra bateria ziklatzea da», gaineratu du Susan «Sue» Babinec Argonneko elektrokimikariak, ikerketaren beste egile batek. «Oso garestia da eta denbora asko behar da».

Paulsonen arabera, bateriaren iraupena ezartzeko prozesua korapilatsua izan daiteke. «Egia esan, bateriek ez dute betiko irauten, eta zenbat irauten duten erabiltzen ditugun moduaren, baita haien diseinuaren eta kimikaren araberakoa da», esan zuen. «Orain arte, ez dago modu bikainik jakiteko zenbat iraungo duen bateria batek. Jendeak jakin nahi izango du zenbat denbora falta zaien bateria berri bat erosteko dirua gastatu arte».

Ikerketaren alderdi berezi bat da Argonnen egindako lan esperimental zabalean oinarritu zela bateria-katodoen hainbat materialekin, batez ere Argonnen nikel-manganeso-kobaltoan (NMC) oinarritutako katodo patentatuan. «Bateriak genituen, kimika desberdinak ordezkatzen zituztenak, degradatzeko eta huts egiteko modu desberdinak zituztenak», esan zuen Paulsonek. «Ikerketa honen balioa da bateria desberdinek nola funtzionatzen duten adierazten duten seinaleak eman dizkigula».

Arlo honetako ikerketa gehiagok litio-ioizko baterien etorkizuna gidatzeko ahalmena izan dezakeela esan zuen Paulsonek. «Egin dezakegun gauzetako bat algoritmoa kimika ezagun batean entrenatzea eta kimika ezezagun batean iragarpenak egitea da», esan zuen. «Funtsean, algoritmoak bizitza luzeagoak eskaintzen dituzten kimika berri eta hobetuen norabidean bideratzen lagun diezaguke».

Horrela, Paulsonek uste du ikaskuntza automatikoaren algoritmoak bateria-materialen garapena eta probak bizkortu ditzakeela. «Demagun material berri bat duzula, eta hainbat aldiz ziklatzen duzula. Gure algoritmoa erabil dezakezu bere iraupena aurreikusteko, eta gero erabaki dezakezu esperimentalki ziklatzen jarraitu nahi duzun ala ez».

«Laborategiko ikertzailea bazara, material askoz gehiago aurkitu eta probatu ditzakezu denbora laburragoan, ebaluatzeko modu azkarragoa duzulako», gaineratu du Babinecek.

Ikerketan oinarritutako dokumentu bat,Makina-ikaskuntzarako ezaugarrien ingeniaritzak bateriaren iraupena goiz iragartzea ahalbidetu zuen"," Journal of Power Sources aldizkariaren otsailaren 25eko online edizioan agertu zen.

Paulson eta Babinec-ez gain, artikuluaren beste egile batzuk Argonneko Joseph Kubal, Logan Ward, Saurabh Saxena eta Wenquan Lu dira.

Ikerketa Argonne Laborategiak zuzendutako Ikerketa eta Garapen (LDRD) beka batek finantzatu zuen.