Cientistas alcançaram uma grande descoberta na tecnologia de baterias ao usarem inteligência artificial generativa (IA) para descobrir novos materiais com potencial para transformar o desempenho e as capacidades das baterias de próxima geração. Essa pesquisa de ponta concentra-se no desenvolvimento de baterias multivalentes, uma alternativa convincente às baterias de íons de lítio que atualmente dominam o mercado. Baterias multivalentes representam um avanço significativo no armazenamento de energia, pois utilizam íons carregados com múltiplas cargas — como íons de magnésio ou alumínio — em vez de íons de lítio. Como esses íons multivalentes podem transferir mais carga por íon, oferecem perspectivas de maior densidade de energia e maior eficiência. Consequentemente, as baterias multivalentes são consideradas uma solução promissora para superar as limitações das tecnologias atuais de bateria, incluindo problemas de capacidade, custo e sustentabilidade. Um desafio fundamental para realizar baterias multivalentes funcionais é encontrar materiais adequados que possam permitir de maneira eficiente e confiável o movimento de íons multivalentes dentro do sistema da bateria. Isso requer descobrir materiais com características estruturais e químicas específicas que possam acomodar os íons multivalentes sem degradar-se, mantendo alta capacidade de armazenamento de energia. Para enfrentar essa questão, pesquisadores utilizaram IA generativa — uma tecnologia avançada de IA capaz de gerar novas representações de dados e prever propriedades em vastos conjuntos de dados.

Em seu estudo, o sistema de IA analisou milhões de combinações e estruturas potenciais de materiais em um amplo espaço químico, identificando candidatos que atendem aos requisitos rígidos de aplicações em baterias multivalentes. Essa busca computacional minuciosa levou à identificação de cinco materiais promissores de óxido metálico poroso. Estruturas porosas são especialmente valiosas em baterias, pois oferecem vasta área de superfície e caminhos que promovem a movimentação e o armazenamento eficientes dos íons. Esses novos óxidos metálicos porosos apresentam propriedades estruturais favoráveis para o armazenamento e transporte de íons multivalentes, posicionando-os como potenciais avanços no design de baterias. As implicações dessa descoberta são significativas: ao pinpointar esses materiais, pesquisadores estabeleceram uma base para fontes de energia com maior densidade de energia, carregamento mais rápido e melhor sustentabilidade em comparação às baterias tradicionais de íons de lítio. Além disso, esses óxidos metálicos incorporam metais mais abundantes, o que pode reduzir a dependência do lítio, que é caro e enfrenta desafios na cadeia de suprimentos. Espera-se que esse avanço acelere o desenvolvimento de soluções sustentáveis de armazenamento de energia, essenciais para uma ampla variedade de usos — desde dispositivos portáteis e veículos elétricos até armazenamento em larga escala na rede elétrica. Baterias aprimoradas, com maior capacidade e durabilidade, poderiam possibilitar uma adoção mais ampla de tecnologias de energia renovável, contribuindo para a redução de emissões de carbono e esforços para mitigação das mudanças climáticas. Em resumo, a integração da inteligência artificial generativa na ciência dos materiais facilitou a descoberta de novas estruturas de óxido metálico poroso adequadas para baterias multivalentes. Esse marco exemplifica a potente sinergia entre IA e inovação material, marcando o início de uma nova era na tecnologia de baterias, prometendo opções de armazenamento de energia mais seguras, eficientes e ecologicamente sustentáveis para o futuro.