Autonomní laboratoř pro výzkum baterií
Pro přetváření odvětví dopravy a energetiky je potřeba nové účinné baterie. Ale vyvinout je od prvotního nápadu po vlastní produkt pomocí stávajících metod trvá desetiletí. Tento proces by mělo pomoci značně urychlit nové zařízení POLiS.
Unikátní vědecké zařízení Cluster of Excellence POLiS (Post Lithium Storage), které zahájilo provoz v Německu, je zaměřené na výzkum budoucích baterií, které by měly fungovat lépe, být spolehlivější, udržitelnější a kompatibilnější s životním prostředím než běžné li-ion články.
Tato nová autonomní výzkumná laboratoř byla zřízena Technologickým institutem v Karlsruhe (KIT) ve spolupráci s Ulm University a Helmholtz Institute Ulm (HIU), Bádensko-Württemberským Centrem pro výzkum solární energie a vodíku (ZSW) a Gießen University. Zabývá se vývojem materiálů digitální cestou v plně automatickém režimu. Půjde o nepřetržité budování baterií, analýzu tisíců rozhraní a autonomní vyhodnocování výsledků pomocí umělé inteligence (AI).
Nové paradigma pro vývoj materiálů
Výzkum baterií je určován především hledáním ideální kombinace materiálů, jejich složením a technologií zpracování. Testování všech možných variací různých materiálů by ale klasickými metodami zabralo tisíce let.
Nové zařízení může každý den testovat několik stovek takových variant, což odpovídá průměrné celoživotní práci výzkumníka. Po urychlení procesu automatizací, použití algoritmů a umělé inteligence navíc urychlí optimalizaci desetkrát. Tímto způsobem lze podle vědců vyvinout slibné koncepty baterií do dospělosti při vyšší rychlosti a nižších nákladech.
„Nyní jsme schopni automaticky syntetizovat a sestavovat baterie i jejich součásti a automaticky spouštět a vyhodnocovat měření. Na základě dat může zařízení podporované umělou inteligencí dokonce rozhodnout, který experiment bude proveden jako další,“ vysvětluje výhody zařízení Helge Stein, profesor na KIT a mluvčí výzkumné jednotky POLiS.
Se svým týmem vyvinul základní procesy pro kombinatorickou syntézu materiálů a vysoce výkonnou charakterizaci, stejně jako techniky dolování dat využívající metody AI pro vyhodnocování a plánování experimentů. Zařízení s názvem PLACES/R (Platforma pro Accelerated Electrochemical Energy Storage Research) je první plně integrovanou platformou pro zrychlený výzkum v oblasti skladování elektrochemické energie na světě.
Společný evropský projekt
Zařízení klastru POLiS je součástí evropské spolupráce. Shromážděná data ze všech oblastí cyklu vývoje baterií jsou sdílena s 34 institucemi z 15 zemí v rámci projektu BIG-MAP evropské výzkumné iniciativy Battery2030+.
„Plně automatická laboratoř nám i našim partnerům umožní mnohem rychleji vyvíjet komponenty pro nové baterie. Také zajistí, že baterie bude možné vyrábět s tak nízkými náklady, že v budoucnu bude ještě atraktivnější ukládat solární a větrnou energii do baterií,“ říká profesor Maximilian Fichtner, výkonný ředitel HIU.
Jan Tax
Foto: POLiS
81
