Учениците постигнаха значителен пробив в технологиите на батериите, като използваха генеративен изкуствен интелект (ИИ) за откриване на нови материали с потенциал да трансформират представянето и възможностите на батериите от следващо поколение. Тази съвременна изследователска работа се фокусира върху разработването на мултивалентни батерии, привлекателна алтернатива на литиево-йонните батерии, които в момента доминират на пазара. Мултивалентните батерии представляват значителен напредък в съхранението на енергия, тъй като използват йони, носещи множество зарядни частици — като магнезиеви или алуминиеви йони — вместо литиеви. Тъй като тези мултивалентни йони могат да пренасят повече заряд на йон, те предлагат перспективи за по-висока енергийна плътност и подобрена ефективност. Следователно, мултивалентните батерии се разглеждат като обещаващо решение за преодоляване на ограниченията на съществуващите технологии — включително проблеми с капацитета, цената и устойчивостта. Ключовият предизвикателство в реализирането на работещи мултивалентни батерии е намирането на подходящи материали, които ефективно и надеждно да позволяват движението на мултивалентните йони в системата на батерията. Това изисква откриването на материали с конкретни структурни и химични характеристики, които могат да поемат мултивалентните йони без да се разграждат, като същевременно запазват висок капацитет за съхранение на енергия. За да решат този въпрос, изследователите използваха генеративен ИИ — напреднала технология, способна да създава нови представяния на данни и да предсказва свойства върху огромни набори от данни.

В своето изследване системата за ИИ анализира милиони потенциални комбинации и структури на материали в обширното химическо пространство, за да идентифицира кандидати, отговарящи на строги изисквания за приложения при мултивалентни батерии. Този задълбочен компютърен търсене доведе до идентифицирането на пет многообещаващи порести металносъдържащи материали. Порестите структури са особено ценни за батериите, тъй като предоставят голяма повърхност и пътеки, които улесняват ефективното движение и съхранение на йони. Тези ново открити порести металносъдържащи материали показват структурни свойства, благоприятни за съхранението и транспорта на мултивалентни йони, поставяйки ги като потенциални пробиви в дизайна на батерии. Значението на откритието е голямо: чрез идентифициране на тези материали, учените поставиха основата за енергийни източници с по-висока енергийна плътност, по-бързо зареждане и по-добра устойчивост в сравнение с традиционните литиево-йонни батерии. Освен това, тези метални окиси включват по-обилни метали, което потенциално намалява зависимостта от литий, който е скъп и среща проблеми с веригите за доставки. Очаква се този напредък да ускори разработването на устойчиви решения за съхранение на енергия, от изключителна важност за широк кръг приложения — от портативни устройства и електрически автомобили до енергийни системи за мрежи. Подобрени батерии с по-голям капацитет и по-дълъг живот биха могли да засилят приема на възобновяеми енергийни технологии, да допринесат за намаляване на въглеродните емисии и борбата с климатичните промени. В заключение, интеграцията на генеративния изкуствен интелект в науката за материали улесни откриването на нови порести металносъдържащи структури, подходящи за мултивалентни батерии. Този етап демонстрира мощната синергия между ИИ и иновациите в областта на материалите, водейки към нова ера в технологията на батериите — обещаващи по-безопасни, по-ефективни и екологични решения за съхранение на енергия в бъдеще.