Los científicos han logrado un avance importante en la tecnología de baterías mediante el uso de inteligencia artificial generativa (IA) para descubrir nuevos materiales con el potencial de transformar el rendimiento y las capacidades de las baterías de próxima generación. Esta investigación puntera se centra en desarrollar baterías multivalentes, una alternativa convincente a las baterías de ion de litio que actualmente dominan el mercado. Las baterías multivalentes representan un avance significativo en el almacenamiento de energía, ya que utilizan iones que llevan múltiples cargas —como iones de magnesio o aluminio— en lugar de iones de litio. Debido a que estos iones multivalentes pueden transferir más carga por ion, ofrecen perspectivas de mayor densidad de energía y mayor eficiencia. En consecuencia, las baterías multivalentes se consideran una solución prometedora para superar las limitaciones de las tecnologías de baterías existentes, incluidos problemas de capacidad, costo y sostenibilidad. Un desafío clave para hacer realidad las baterías multivalentes funcionales es encontrar materiales adecuados que puedan facilitar de manera eficiente y fiable el movimiento de iones multivalentes dentro del sistema de la batería. Esto requiere descubrir materiales con características estructurales y químicas específicas que puedan alojar iones multivalentes sin degradarse, manteniendo al mismo tiempo una alta capacidad de almacenamiento de energía. Para abordar esta cuestión, los investigadores emplearon IA generativa, una tecnología avanzada capaz de crear representaciones de datos novedosas y predecir propiedades en grandes conjuntos de datos.

En su estudio, el sistema de IA analizó millones de combinaciones y estructuras potenciales de materiales en un vasto espacio químico para identificar candidatos que cumplieran con los estrictos requisitos de las aplicaciones en baterías multivalentes. Esta exhaustiva búsqueda computacional llevó a la identificación de cinco materiales oxidados metálicos porosos, altamente prometedores. Las estructuras porosas son especialmente valiosas en baterías, ya que proporcionan una gran superficie y caminos que promueven el movimiento y almacenamiento eficientes de iones. Estos nuevos oxidados metálicos porosos presentan propiedades estructurales favorables para el almacenamiento y transporte de iones multivalentes, posicionándolos como posibles avances en el diseño de baterías. Las implicaciones de este descubrimiento son significativas: al identificar estos materiales, los investigadores han establecido una base para fuentes de energía que ofrecen mayor densidad de energía, carga más rápida y mejor sostenibilidad en comparación con las baterías de litio tradicionales. Además, estos óxidos metálicos contienen metales más abundantes, lo que podría reducir la dependencia del litio, que es costoso y enfrenta desafíos en su cadena de suministro. Se espera que este avance acelere el desarrollo de soluciones sostenibles de almacenamiento de energía, vitales para una amplia gama de usos—desde dispositivos portátiles y vehículos eléctricos hasta almacenamiento de energía a nivel de red. Baterías mejoradas, con mayor capacidad y durabilidad, podrían permitir una adopción más amplia de tecnologías de energía renovable, contribuyendo a la reducción de emisiones de carbono y a los esfuerzos por mitigar el cambio climático. En conclusión, la integración de inteligencia artificial generativa en la ciencia de materiales ha facilitado el descubrimiento de nuevas estructuras de óxidos metálicos porosos adecuadas para baterías multivalentes. Este hito ejemplifica la poderosa sinergia entre la IA y la innovación en materiales, inaugurando una nueva era en la tecnología de baterías que promete opciones de almacenamiento de energía más seguras, eficientes y respetuosas con el medio ambiente para el futuro.