دانشمندان با استفاده از هوش مصنوعی مولد (Generative AI) در فناوری باتری‌ها، یک پیشرفت عمده حاصل کرده‌اند؛ این فناوری جدید توانسته مواد جدیدی را کشف کند که پتانسیل تحول در عملکرد و قابلیت‌های باتری‌های نسل بعد را دارند. تحقیقات پیشرفته حاضر تمرکز بر توسعه باتری‌های چند ظرفیتی دارد، که جایگزین جذابی برای باتری‌های لیتیوم-آیونی هستند که در حال حاضر سلطه بازار را دارند. باتری‌های چند ظرفیتی یک پیشرفت مهم در ذخیره‌سازی انرژی محسوب می‌شوند، زیرا از یون‌هایی استفاده می‌کنند که بارهای چندگانه حمل می‌کنند، مانند یون‌های منیزیم یا آلومینیوم، به جای یون لیتیوم. چون این یون‌های چند ظرفیتی قادرند بار بیشتری را در هر یون منتقل کنند، امکاناتی برای افزایش چگالی انرژی و بهره‌وری بالاتر فراهم می‌آورند. بنابراین، باتری‌های چند ظرفیتی به عنوان راه‌حلی امیدوارکننده برای غلبه بر محدودیت‌های فناوری‌های فعلی باتری، از جمله مشکلات ظرفیت، هزینه و پایداری، در نظر گرفته شده‌اند. یکی از چالش‌های اصلی در تحقق باتری‌های چند ظرفیتی کارآمد و قابل اعتماد این است که مواد مناسب برای تسهیل حرکت مؤثر و مطمئن یون‌های چند ظرفیتی در داخل سیستم باتری پیدا شود. این نیازمند کشف موادی با ویژگی‌های ساختاری و شیمیایی خاص است که بتوانند بدون تحلیل رفتن، یون‌های چند ظرفیتی را در بر گیرند و در عین حال، ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی بالا را حفظ کنند. برای مقابله با این چالش، محققان از هوش مصنوعی مولد استفاده کردند؛ فناوری پیشرفته‌ای که قادر است نمایش‌های داده‌ای نوین تولید کرده و خواص مواد را در مجموعه‌ داده‌های وسیع پیش‌بینی کند.

در مطالعه خود، سیستم هوش مصنوعی میلیون‌ها ترکیب و ساختار مواد در فضای وسیع شیمیایی را تحلیل کرد تا کاندیداهایی را شناسایی کند که الزامات سختگیرانه کاربردهای باتری چند ظرفیتی را برآورده نمایند. این جستجوی جامع محاسباتی منجر به شناسایی پنج ماده اکسید فلزی متخلخل بسیار امیدوارکننده شد. ساختارهای متخلخل در باتری‌ها بسیار ارزشمند هستند زیرا سطح تماس وسیع و مسیرهای متعددی فراهم می‌کنند که حرکت و ذخیره‌سازی یون‌ها را مؤثرتر می‌سازند. این مواد اکسید فلزی متخلخل کشف‌شده، ویژگی‌های ساختاری مطلوبی برای ذخیره‌سازی و انتقال یون‌های چند ظرفیتی نشان می‌دهند و آن‌ها را به عنوان نقاط عطف بالقوه در طراحی باتری قرار می‌دهند. پیامدهای این کشف بسیار مهم هستند: با شناسایی این مواد، محققان پایه‌هایی را برای منابع انرژی با چگالی انرژی بالاتر، شارژ سریع‌تر و پایداری بهتر نسبت به باتری‌های لیتیوم-آیونی سنتی گذاشته‌اند. علاوه بر این، این اکسیدهای فلزی از فلزات فراوان‌تری استفاده می‌کنند که می‌تواند وابستگی به لیتیوم، که گران است و با مشکلات زنجیره تأمین مواجه است، کاهش دهد. این پیشرفت انتظار می‌رود توسعه راه‌حل‌های پایدار ذخیره‌سازی انرژی را تسریع کند که برای طیف گسترده‌ای از کاربردها—from دستگاه‌های قابل حمل و خودروهای برقی گرفته تا ذخیره‌سازی گسترده در شبکه‌های انرژی—مهم است. باتری‌های بهبود یافته با ظرفیت و دوام بیشتر، می‌توانند استفاده از فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر را گسترش دهند و سهم قابل توجهی در کاهش انتشار کربن و تلاش‌های مقابله با تغییر اقلیم داشته باشند. در جمع‌بندی، ادغام هوش مصنوعی مولد در علم مواد، منجر به کشف ساختارهای جدید اکسید فلزی متخلخل مناسب برای باتری‌های چند ظرفیتی شده است. این دستاورد نمادی است از هم‌افزایی قدرتمند بین هوش مصنوعی و نوآوری در مواد، که عصر جدیدی در فناوری باتری‌ها را رقم می‌زند؛ عصری با گزینه‌های انرژی ایمن‌تر، کارآمدتر و سازگار با محیط زیست در آینده.