Forskere har oppnådd et stort gjennombrudd innen batteriteknologi ved å bruke generativ kunstig intelligens (AI) til å oppdage nye materialer med potensial til å transformere ytelsen og kapasiteten til neste generasjons batterier. Denne banebrytende forskningen fokuserer på å utvikle multivalent-batterier, et overbevisende alternativ til litium-ion-batteriene som for øyeblikket dominerer markedet. Multivalent-batterier representerer en betydelig fremgang innen energilagring, ettersom de bruker ioner som bærer flere ladninger—som magnesium- eller aluminiumsioner—instead of litiumioner. Fordi disse multivalent-ionene kan overføre mer ladning per ion, gir de muligheter for høyere energitetthet og økt effektivitet. Derfor anses multivalent-batterier som en lovende løsning for å overvinne begrensningene med eksisterende batteriteknologier, inkludert problemer med kapasitet, kostnad og bærekraft. En viktig utfordring for å realisere funksjonelle multivalent-batterier er å finne egnede materialer som effektivt og pålitelig kan muliggjøre bevegelse av multivalent-ioner innenfor batterisystemet. Dette krever oppdagelse av materialer med spesifikke strukturelle og kjemiske egenskaper som kan romme multivalent-ioner uten å bli forringet, samtidig som de opprettholder høy energilagringskapasitet. For å takle dette, har forskerne brukt generativ AI—en avansert AI-teknologi som er i stand til å generere nye datarepresentasjoner og forutsi egenskaper på tvers av store datasett.

I studien sin analyserte AI-systemet millioner av potensielle materialkombinasjoner og strukturer over et omfattende kjemisk rom for å identifisere kandidater som oppfyller de krevende kravene for multivalent-batteriapplikasjoner. Denne grundige beregningsbaserte søket førte til identifiseringen av fem svært lovende porøse metalloksidmaterialer. Porøse strukturer er spesielt verdifulle i batterier fordi de gir omfattende overflateareal og baner som fremmer effektiv ionbevegelse og lagring. Disse nyoppdagede porøse metalloksidene viser strukturelle egenskaper som er gunstige for lagring og transport av multivalent-ioner, og posisjonerer dem som potensielle gjennombrudd innen batteridesign. Oppdagelsen har store implikasjoner: Ved å peke ut disse materialene har forskerne etablert et grunnlag for energikilder med høyere energitetthet, raskere lading og bedre bærekraft enn tradisjonelle litium-ion-batterier. I tillegg inneholder disse metalloksidene mer tilgjengelige metaller, noe som kan redusere avhengigheten av litium, som er dyrt og har forsyningsutfordringer. Denne fremskritten forventes å akselerere utviklingen av bærekraftige energilagringsløsninger som er avgjørende for et bredt spekter av bruksområder—fra bærbare enheter og elektriske kjøretøy til energilagring i større skala. Bedre batterier med økt kapasitet og holdbarhet kan muliggjøre en bredere bruk av fornybar energiteknologi, og bidra til reduksjon av karbonutslipp og innsats for å motvirke klimaendringer. Avslutningsvis har integrasjonen av generativ kunstig intelligens i materialvitenskap muliggjort oppdagelsen av nye porøse metalloksidstrukturer som egner seg for multivalent-batterier. Dette milepælet illustrerer den kraftige synergien mellom AI og materiellinnovasjon, og markerer begynnelsen på en ny æra innen batteriteknologi som lover tryggere, mer effektive og miljøvennlige energilagringsløsninger for fremtiden.