Znanstvenici su ostvarili veliki napredak u tehnologiji baterija koristeći generativnu umjetnu inteligenciju (AI) za otkrivanje novih materijala s potencijalom za transformaciju performansi i mogućnosti baterija sljedeće generacije. Ovo najnovije istraživanje usmjereno je na razvoj višivalentnih baterija, atraktivne alternative litij-ionskim baterijama koje trenutno dominiraju tržištem. Višivalentne baterije predstavljaju značajan napredak u pohrani energije, jer koriste ione s više naboja — poput magnezijevih ili aluminijevih iona — umjesto litijevih iona. Budući da ovi višivalentni ioni mogu prenijeti više naboja po ionu, nude perspektivu za veću gustoću energije i povećanu učinkovitost. Stoga se višivalentne baterije smatraju obećavajućim rješenjem za prevladavanje ograničenja postojećih tehnologija baterija, uključujući probleme s kapacitetom, cijenom i održivošću. Ključni izazov u ostvarivanju funkcionalnih višivalentnih baterija jest pronalazak prikladnih materijala koji mogu učinkovito i pouzdano omogućiti kretanje višivalentnih iona unutar baterijskog sustava. To zahtijeva otkriće materijala s posebnim strukturalnim i kemijskim svojstvima koji mogu smjestiti višivalentne ione bez degradacije i pritom održavati visok kapacitet pohrane energije. Kako bi riješili taj problem, istraživači su upotrijebili generativnu AI — naprednu AI tehnologiju sposobnu za stvaranje novih reprezentacija podataka i predviđanje svojstava unutar velikih skupova podataka.

U svom su istraživanju, AI sustav analizirao milijune mogućih kombinacija materijala i struktura unutar opsežnog kemijskog prostora kako bi identificirao kandidate koji zadovoljavaju stroge zahtjeve primjene u višivalentnim baterijama. Ovo sveobuhvatno računalno pretraživanje dovelo je do identifikacije pet vrlo obećavajućih poroznih materijala metalnih oksida. Porozne strukture posebno su vrijedne u baterijama jer pružaju veliku površinu i putove koji potiču učinkovito kretanje i pohranu iona. Ti novi otkriveni porozni metalni oksidi pokazuju strukturalna svojstva povoljna za pohranu i transport višivalentnih iona, pozicionirajući ih kao potencijalne prekretnice u dizajnu baterija. Implicacije ovog otkrića su značajne: identificiranjem ovih materijala, istraživači su postavili temelje za izvore energije s većom gustoćom energije, bržim punjenjem i boljom održivosti u odnosu na tradicionalne litij-ionske baterije. Osim toga, ti metalni oksidi sadrže dostupnije metale, što bi moglo smanjiti ovisnost o skupom litiju i suočavanju s izazovima u opskrbnim lancima. Ovaj napredak očekuje se da će ubrzati razvoj održivih rješenja za pohranu energije koja su ključna za široku primjenu — od prijenosnih uređaja i električnih vozila do pohrane energije na razini mreže. Poboljšane baterije s većim kapacitetom i izdržljivošću mogle bi omogućiti širu primjenu obnovljivih izvora energije, doprinoseći smanjenju emisija ugljika i naporima za ublažavanje klimatskih promjena. Zaključno, integracija generativne umjetne inteligencije u znanost o materijalima olakšala je otkriće novih poroznih struktura metalnih oksida prikladnih za višivalentne baterije. Ovaj je događaj primjer snažne sinergije između AI i inovacija u materijalima, što označava novo razdoblje u tehnologiji baterija s obećanjem za sigurnije, učinkovitije i ekološki prihvatljivije opcije pohrane energije za budućnost.