28 recetas de cátodo de iones de sodio para entrenar IA

Veintiocho. Es el número de recetas de cátodo que un equipo de la Universidad de Surrey creó para averiguar qué mezcla almacena más energía en una batería de iones de sodio y cuál dura más.

El cátodo es el componente de la batería que ayuda a determinar cuánta energía puede almacenar y qué tan bien funciona con el tiempo. Los investigadores, dirigidos por el doctor Daniel Commandeur, profesor de la Escuela de Química e Ingeniería Química, partieron de un óxido de manganeso y sodio. Sustituyeron parte del manganeso por hierro, titanio y vanadio, en cantidades variables, y después probaron cada composición en baterías de iones de sodio y compararon los resultados.

El patrón es útil porque cada elemento empuja en una dirección distinta. El hierro se asoció con una mayor capacidad de almacenamiento de energía. El vanadio mejoró la estabilidad durante las cargas y descargas repetidas. Pequeñas cantidades de titanio mejoraron el rendimiento a velocidades más altas, y algunas composiciones con titanio conservaron más del 90 % de su capacidad tras 100 ciclos. Eden Marks, estudiante de doctorado y coautor principal, explicó que cambios relativamente pequeños en la composición podían desplazar el equilibrio entre la energía almacenada, la velocidad de carga y la vida útil.

El equipo también desarrolló un método automatizado para analizar el gran volumen de datos experimentales, y lo utilizó para entrenar un modelo de aprendizaje automático. Los autores son claros sobre sus límites: la biblioteca actual es demasiado pequeña para hacer predicciones fiables. Ampliarla a una gama mucho más amplia de materiales para cátodos es lo que podría permitir, con el tiempo, que la IA identifique composiciones prometedoras antes de fabricarlas y probarlas en el laboratorio.

Para los investigadores de baterías, la ganancia sería una búsqueda más corta: en lugar de probar recetas una tras otra, podrían pedirle a un modelo qué mezclas merecen atención primero. El argumento de Commandeur se apoya tanto en el suministro como en el rendimiento, ya que el litio es escaso y está distribuido de forma desigual, mientras que el sodio es mucho más abundante. Pero el estudio no ofrece fecha ni socio industrial, y estos resultados proceden de pruebas de laboratorio que aún no se han reproducido a escala de producción.