Gli scienziati hanno raggiunto un grande traguardo nella tecnologia delle batterie utilizzando l'intelligenza artificiale generativa (AI) per scoprire nuovi materiali con il potenziale di trasformare le prestazioni e le capacità delle batterie di nuova generazione. Questa ricerca all'avanguardia si concentra sullo sviluppo di batterie multivalenti, un'alternativa convincente alle batterie agli ioni di litio che attualmente dominano il mercato. Le batterie multivalenti rappresentano un progresso significativo nel deposito di energia, poiché utilizzano ioni con più cariche — come ioni di magnesio o alluminio — invece degli ioni di litio. Poiché questi ioni multivalenti possono trasferire più carica per singolo ione, offrono prospettive di maggiore densità energetica e maggiore efficienza. Di conseguenza, le batterie multivalenti sono considerate una soluzione promettente per superare i limiti delle tecnologie di batteria esistenti, inclusi problemi di capacità, costo e sostenibilità. Una delle principali sfide nel realizzare batterie multivalenti funzionanti è trovare materiali adatti che possano agevolmente e affidabilmente permettere il movimento degli ioni multivalenti all’interno del sistema. Ciò richiede la scoperta di materiali con caratteristiche strutturali e chimiche specifiche, capaci di ospitare gli ioni multivalenti senza degradarsi e mantenendo al contempo una elevata capacità di deposito di energia. Per affrontare questa sfida, i ricercatori hanno impiegato l'intelligenza artificiale generativa — una tecnologia AI avanzata in grado di generare rappresentazioni di dati innovative e di prevedere proprietà attraverso vasti insiemi di dati.

Nel loro studio, il sistema AI ha analizzato milioni di potenziali combinazioni di materiali e strutture attraverso uno spazio chimico esteso, al fine di identificare candidati che soddisfacessero i requisiti stringenti delle applicazioni di batterie multivalenti. Questa approfondita ricerca computazionale ha portato all’individuazione di cinque materiali di ossido metallico poroso particolarmente promettenti. Le strutture porose sono particolarmente preziose nelle batterie poiché offrono un’ampia superficie e percorsi che favoriscono un efficiente movimento e deposito degli ioni. Questi nuovi ossidi metallici porosi mostrano proprietà strutturali favorevoli per la conservazione e il trasporto di ioni multivalenti, posizionandosi come potenziali innovazioni nel design delle batterie. Le implicazioni di questa scoperta sono di grande rilievo: individuando questi materiali, i ricercatori hanno creato una base per fonti di energia con maggiore densità energetica, ricariche più rapide e miglior sostenibilità rispetto alle tradizionali batterie agli ioni di litio. Inoltre, questi ossidi metallici contengono metalli più abbondanti, potenzialmente riducendo la dipendenza dal litio, che è costoso e soggetto a problemi nelle catene di approvvigionamento. Questo progresso dovrebbe accelerare lo sviluppo di soluzioni di accumulo energetico sostenibili, essenziali per un’ampia gamma di utilizzi — dai dispositivi portatili e veicoli elettrici allo stoccaggio di energia su larga scala. Batterie migliorate, con capacità e durabilità superiori, potrebbero favorire una più vasta adozione di tecnologie energetiche rinnovabili, contribuendo alla riduzione delle emissioni di carbonio e agli sforzi di mitigazione del cambiamento climatico. In conclusione, l’integrazione dell’intelligenza artificiale generativa nella scienza dei materiali ha facilitato la scoperta di nuove strutture di ossido metallico poroso adatte alle batterie multivalenti. Questo traguardo rappresenta un esempio della potente sinergia tra AI e innovazione dei materiali, inaugurando una nuova era nella tecnologia delle batterie, promettendo opzioni di accumulo energetico più sicure, più efficienti e rispettose dell’ambiente per il futuro.