حقق العلماء اختراقًا كبيرًا في تكنولوجيا البطاريات من خلال استخدام الذكاء الاصطناعي التوليدي لاكتشاف مواد جديدة تمتلك القدرة على تحويل أداء وقدرات البطاريات من الجيل القادم. يركز هذا البحث المتقدم على تطوير بطاريات متعددة التكافؤ، وهي بديل مثير للاهتمام عن بطاريات ليثيوم أيون التي تهيمن على السوق حاليًا. تمثل البطاريات متعددة التكافؤ تقدمًا كبيرًا في تخزين الطاقة، حيث تستخدم أيونات حاملة لشحنات متعددة — مثل أيونات المغنيسيوم أو الألمنيوم — بدلًا من أيونات الليثيوم. وبما أن هذه الأيونات متعددة التكافؤ يمكنها نقل المزيد من الشحنة لكل أيون، فإنها توفر إمكانيات لتحقيق كثافة طاقة أعلى وزيادة الكفاءة. لذلك، تُعتبر البطاريات متعددة التكافؤ حلاً واعدًا للتغلب على قيود تكنولوجيا البطاريات الحالية، بما في ذلك مشاكل السعة والتكلفة والاستدامة. إحدى التحديات الرئيسية في تحقيق بطاريات متعددة التكافؤ فاعلة هي العثور على المواد المناسبة التي يمكنها تمكين حركة الأيونات متعددة التكافؤ بكفاءة وموثوقية داخل نظام البطارية. ويتطلب ذلك اكتشاف مواد تتمتع بخصائص هيكلية وكيماوية محددة تسمح باستيعاب الأيونات متعددة التكافؤ دون أن تتدهور مع الحفاظ على قدرة عالية لتخزين الطاقة. لمواجهة هذه المشكلة، استخدم الباحثون الذكاء الاصطناعي التوليدي — وهو تقنية ذكاء اصطناعي متطورة قادرة على توليد تمثيلات بيانات جديدة والتنبؤ بالخصائص عبر مجموعات بيانات هائلة.

في دراستهم، قام النظام الذكي بتحليل ملايين من التركيبات الب مواد والهيكليات المحتملة عبر مساحة كيميائية واسعة لتحديد المرشحين الذين يستوفون المتطلبات الصارمة لاستخدامات البطاريات متعددة التكافؤ. أدى هذا البحث الحسابي الشامل إلى تحديد خمسة مواد أكسيد معدني مسامية واعدة بشكل كبير. تُعد الهياكل المسامية ذات قيمة خاصة في البطاريات لأنها توفر مساحة سطح واسعة ومسارات تعزز حركة الأيونات بكفاءة وتخزينها. تُظهر هذه الأكسيدات المعدنية المسامية الجديدة خصائص هيكلية مناسبة لتخزين ونقل الأيونات متعددة التكافؤ، مما يجعلها بمثابة اختراقات محتملة في تصميم البطاريات. تُعد نتائج الاكتشاف ذات أهمية كبيرة: من خلال تحديد هذه المواد، وضع الباحثون أساس لمصادر طاقة تقدم كثافة طاقة أعلى، وشحنًا أسرع، واستدامة أفضل مقارنة بالبطاريات التقليدية ليثيوم أيون. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي هذه الأكسيدات المعدنية على معادن أكثر وفرة، مما قد يقلل الاعتماد على الليثيوم، وهو مادة مكلفة ويواجه تحديات في سلاسل الإمداد. من المتوقع أن يسرع هذا التقدم من تطوير حلول تخزين طاقة مستدامة ضرورية لمجموعة واسعة من الاستخدامات — من الأجهزة المحمولة والمركبات الكهربائية إلى تخزين الطاقة على مستوى الشبكة. تؤدي البطاريات المحسنة ذات السعة والمتانة العالية إلى تمكين اعتماد أوسع لتقنيات الطاقة المتجددة، مما يسهم في تقليل الانبعاثات الكربونية وجهود مكافحة تغير المناخ. ختامًا، أدَّى دمج الذكاء الاصطناعي التوليدي في علم المواد إلى اكتشاف هياكل أكسيد معدني مسامية جديدة مناسبة للبطاريات متعددة التكافؤ. ويُمثل هذا الإنجاز مثالًا على القوة التفاعلية بين الذكاء الاصطناعي والابتكار في المواد، مما ي inaugurates حقبة جديدة في تكنولوجيا البطاريات تعد بأشكال أكثر أمانًا، وكفاءة، وصديقة للبيئة من تخزين الطاقة للمستقبل.