人工智能助力寻找关键电池材料

原创 浩特智能-矿业工业出海 2025-08-11

谁是浩特?请参考下图



在电池需求快速增长的背景下,研究人员正借助人工智能探索更高效、更可持续的解决方案


KoBold Metals 联合创始人兼首席执行官 Kurt House 视察项目现场(图片来源:KoBold Metals)

全球电动化浪潮下的金属挑战

随着全球汽车、公交车和船舶不断电气化,电池生产所需金属的需求预计将大幅攀升。

这场即将到来的采矿热潮,不仅引发了人们对环境破坏劳工权益受损的担忧,也推动行业加速寻找更绿色、更高效的生产方式,以满足电池和先进电子设备的制造需求

AI 赋能矿产勘探与材料研发
人工智能(AI)正在为这一目标提供新思路——

既可以优化电池金属的开采方式,也有望帮助研发可替代的全新材料

初创公司 KoBold Metals 正在研发一套人工智能系统,用于在尽量减少社会与环境风险的地区,锁定最优质的矿床

与此同时,IBM研究院 也在利用人工智能技术寻找替代材料,并探索全新的电池化学体系

KoBold 表示,他们的技术能够减少昂贵且耗时的地质勘探任务——传统的勘探往往需要反复在地球上搜寻稀有的高品位矿藏。


“地表裸露的矿产基本都已被发现”

KoBold 联合创始人兼 CEO Kurt House 表示:

“地表裸露的矿产基本都已被发现。但我们必须大规模转型能源体系,而这离不开大量新的矿物资源。”

为此,KoBold 与 斯坦福大学地球资源预测中心合作,研发能够为勘探团队提供决策建议的 AI 系统。

该公司目前的重点目标是铜、钴、镍——这些金属不仅是电动汽车电池的核心材料,也广泛应用于太阳能电池板、智能手机和其他电子产品。

斯坦福大学地质科学教授 Jef Caers 表示,这项技术的核心价值在于加快勘探决策速度,并让团队能够同时评估多个潜在矿区。

他将其比作自动驾驶汽车——既能实时收集和分析环境数据,也能据此采取行动,比如调整路线或车速。

“我们不能再等十年二十年才有新发现。”

—— Caers

“如果想在应对气候变化、摆脱化石燃料上有所作为,必须在未来几年内取得突破。”

电动车爆发带来的金属需求激增

根据 Nature 期刊 2020 年 12 月发表的研究,仅轻型汽车的转型就将带来巨大的金属需求。

研究预测,到 2050 年,全球电动汽车数量可能会从 2019 年的 750 万辆 暴增至 20 亿辆

要驱动这些车辆,每年需要约 12 太瓦时 的电池产能——相当于当前美国发电总量的 10 倍——金属供应链必须迎来剧烈扩张


KoBold Metals 的 Patrick Redmond 在赞比亚考察钴铜矿勘探地(图片来源:KoBold Metals)


然而,金属供应背后存在巨大挑战:

  • 几乎所有锂离子电池都含有,而钴主要产自刚果(金),当地工人(包括儿童)常在高危环境下作业;

  • 的开采则需要消耗海量水资源,其中相当一部分产自智利阿塔卡马沙漠等缺水地区。



在扩产与可持续之间寻找平衡

对矿企而言,难题在于:如何在扩大产能的同时,避免在“可持续交通”的名义下造成新的环境与社会问题。

KoBold 的 AI 勘探流程,从其数据平台开始——平台汇集了某地区所有可用数据,包括土壤样本、卫星高光谱成像以及百年前的手写钻探报告。
随后,系统会利用机器学习预测地层中存在
异常高品位矿体的位置。

与斯坦福合作后,KoBold 正不断优化“序贯决策”算法,以决定勘探人员下一步该采取的行动——
是进行航测、钻探取样,还是直接放弃低潜力区域。

传统上,这些环节耗时且高成本,企业往往谨慎推进以降低浪费风险;
而 AI 系统有望将决策速度
提升至人工的 20 倍,并显著减少勘探中的“误报”率**。

KoBold Metals 的 AI 可视化图:左图为钻孔电磁模型的实测数据,右图为预测结果。(图片来源:KoBold Metals)

目前,KoBold 已在 比尔·盖茨主导的突破能源投资基金(Breakthrough Energy Ventures) 支持下,在澳大利亚、北美和撒哈拉以南非洲启动三处勘探项目。
今年采集的实地数据将是其预测模型的首次验证。



材料替代的另一条路径


在 KoBold 专注于寻找金属的同时,IBM 的研究团队则在尝试另一种方案——
用更安全、更高性能的材料,减少对钴和锂的依赖。

该团队利用人工智能筛选并测试现有的商业化溶剂,期望找到能替代当前锂离子电池电解质的方案。
与此同时,另一项研究正探索
全新分子的设计与合成。

具体方法是使用生成模型,让 AI 学习已知材料的分子结构及其物理化学特性(如粘度、熔点和电导率)。

“例如,如果我们要设计一种新的电解质材料——包括溶剂或可形成离子导电聚合物的单体——就需要用现有电解质材料的数据来训练 AI。

完成训练后,只需输入‘设计一种同时具备 X、Y、Z 特性的分子电解质’这样的指令,模型就能基于结构与特性关系生成候选分子。”

—— IBM 研究院-Seiji Takeda与Young-hye Na

这种方法已帮助 IBM 研发出一种被称为“光酸发生剂”(photoacid generators)的新分子,有望用于制造更环保的计算设备;

研究团队还设计出一种新型聚合物膜,其二氧化碳吸收性能显著优于现有碳捕集技术的膜材料。“研发出更可持续的电池,是我们面临的下一个重大挑战。”

—— Takeda 与 Na









END















素材收集及整理:



刘世杰

国际营销

实习生


四川大学锦江学院 国际经济与贸易专业(在读),专业方向为国际贸易业务流程与市场分析。在校期间曾获全国高校精英挑战赛国际贸易竞赛国赛一等奖,具备扎实的经济学基础与跨文化沟通能力。


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