Cómo mirar dentro de una batería sin desmontarla exprés
La batería de un teléfono o de un coche eléctrico es una pequeña fábrica química. En su interior, los iones de litio corren entre dos electrodos, y en el límite con el líquido electrolito se forma una fina película que determina cuánto durará la batería. Esta película se llama interfase de electrolito sólido. Verla directamente es difícil: es más fina que un cabello humano y cambia con cada carga.
Los químicos saben seguirle la pista mediante espectroscopía infrarroja, como si escucháramos las "notas" que emite la película cuando la luz la atraviesa. Pero filmar en tiempo real es caro y requiere equipos complejos. Por eso, los autores del nuevo trabajo hicieron una jugada maestra: reunieron 7118 espectros de diez tipos distintos de baterías y entrenaron una red neuronal para predecir cómo cambiará la "música" de la película con el tiempo, teniendo en mano solo una imagen estática.
El modelo, llamado ABCC, funciona como un traductor del lenguaje de la química al lenguaje de la predicción. No solo memoriza casos similares, sino que tiene en cuenta leyes físicas, por ejemplo, que la masa de las sustancias no desaparece y que los picos del espectro se desplazan de una manera estrictamente definida. Esto le permite distinguir lo que pertenece al disolvente de lo que pertenece a la propia película, y predecir cómo crecerá la capa protectora.
Las pruebas mostraron que ABCC supera a todos los métodos existentes, tanto a los que trabajan con imágenes estáticas como a los que analizan secuencias. Lo principal es que el modelo sabe transferir conocimientos a tipos de baterías desconocidos que no vio durante el entrenamiento. Esto significa que los ingenieros podrán seleccionar más rápido la composición del electrolito y los aditivos, sin pasar meses frente al espectrómetro. Así, la inteligencia artificial se convierte en una herramienta más en el taller del electroquímico.
La película de electrolito sólido en una batería es tan fina que su espesor se mide en nanómetros, miles de veces menor que el diámetro de un cabello humano. Y, sin embargo, es ella la que decide si la batería durará un año o diez años.