Naukowcy osiągnęli przełom w technologii baterii, wykorzystując generatywną sztuczną inteligencję (AI) do odkrywania nowych materiałów mających potencjał przekształcenia wydajności i możliwości baterii nowej generacji. To nowatorskie badanie skupia się na rozwoju baterii wielowartościowych, będących atrakcyjną alternatywą dla obecnie dominujących baterii litowo-jonowych. Baterie wielowartościowe stanowią istotny postęp w magazynowaniu energii, ponieważ wykorzystują joniki przenoszące wiele ładunków – takie jak jony magnezu czy aluminium – zamiast jonów litu. Ponieważ te wielowartościowe jony mogą przenosić więcej ładunku na jon, oferują perspektywy wyższej gęstości energii i zwiększonej wydajności. W związku z tym baterie wielowartościowe są uważane za obiecujące rozwiązanie do pokonania ograniczeń istniejących technologii, w tym problemów z pojemnością, kosztem i zrównoważonym rozwojem. Kluczowym wyzwaniem w realizacji funkcjonalnych baterii wielowartościowych jest znalezienie odpowiednich materiałów, które będą efektywnie i niezawodnie umożliwiać ruch wielowartościowych jonów w systemie baterii. Wymaga to odkrycia materiałów o specyficznych cechach strukturalnych i chemicznych, które będą mogły pomieścić wielowartościowe jony bez degradacji, jednocześnie zachowując wysoką pojemność magazynowania energii. Aby rozwiązać ten problem, badacze zastosowali generatywną AI — zaawansowaną technologię sztucznej inteligencji, zdolną do generowania nowych reprezentacji danych i przewidywania właściwości na dużych zbiorach danych.

W ramach swojego badania system AI analizował miliony potencjalnych kombinacji materiałów i struktur w rozbudowanej przestrzeni chemicznej, aby zidentyfikować kandydatów spełniających rygorystyczne wymagania zastosowań w bateriach wielowartościowych. Ta dokładna analiza obliczeniowa doprowadziła do odkrycia pięciu bardzo obiecujących porowatych materiałów tlenkowych metali. Struktury porowate są szczególnie cenne w bateriach, ponieważ zapewniają dużą powierzchnię oraz drogi sprzyjające efektywnemu przemieszczaniu się jonów i ich magazynowaniu. Nowo odkryte porowate tlenki metali wykazują właściwości strukturalne korzystne dla magazynowania i transportu jonów wielowartościowych, stając się potencjalnym przełomem w projektowaniu baterii. Znaczenie tego odkrycia jest duże: wskazując te materiały, badacze stworzyli fundament pod źródła energii o wyższej gęstości, szybszym ładowaniu i lepszej zrównoważonym rozwoju w porównaniu z tradycyjnymi bateriami litowo-jonowymi. Dodatkowo, te tlenki metali zawierają bardziej dostępne metale, co może zmniejszyć zależność od litu, który jest drogi i boryka się z problemami łańcucha dostaw. Postęp ten ma szanse przyspieszyć rozwój zrównoważonych rozwiązań magazynowania energii, kluczowych dla szerokiego zakresu zastosowań – od urządzeń przenośnych i pojazdów elektrycznych po magazynowanie energii na poziomie sieciowym. Baterie o zwiększonej pojemności i trwałości mogą umożliwić szersze wdrożenie technologii odnawialnych źródeł energii, przyczyniając się do redukcji emisji dwutlenku węgla i działań przeciwdziałających zmianom klimatycznym. Podsumowując, integracja generatywnej sztucznej inteligencji w naukach o materiałach umożliwiła odkrycie nowych struktur porowatych tlenków metali odpowiednich dla baterii wielowartościowych. Ten kamień milowy jest przykładem potężnej synergii między AI a innowacją materiałową, otwierając nową erę w technologii baterii, obiecując bezpieczniejsze, bardziej wydajne i ekologiczne opcje magazynowania energii na przyszłość.