Учёные достигли значительного прорыва в технологии аккумуляторов, используя генеративный искусственный интеллект (ИИ) для поиска новых материалов, способных трансформировать характеристики и возможности батарей следующего поколения. Эта передовая исследовательская работа сосредоточена на разработке мультивалентных аккумуляторов — привлекательной альтернативе литий-ионным, доминирующим на рынке в настоящее время. Мультивалентные аккумуляторы представляют собой важный шаг вперёд в хранении энергии, поскольку используют ионы с несколькими зарядными номиналами — такие как магний или алюминий — вместо литиевых ионов. Благодаря тому, что эти мультивалентные ионы могут переносить больше заряда за один раз, они предлагают перспективы повышения энергоемкости и увеличения эффективности. Следовательно, мультивалентные аккумуляторы считаются многообещающим решением для преодоления ограничений существующих технологий, включая проблемы с ёмкостью, стоимостью и экологической устойчивостью. Основная проблема в создании работоспособных мультивалентных аккумуляторов — это поиск подходящих материалов, способных эффективно и надёжно обеспечивать перемещение мультивалентных ионов внутри системы. Это требует нахождения материалов с определённой структурой и химической характеристикой, способных принимать мультивалентные ионы без деградации и при этом сохранять высокую ёмкость хранения энергии. Для решения этой задачи исследователи использовали генеративный ИИ — передовую технологию, которая способна создавать новые представления данных и предсказывать свойства в огромных наборах данных.

В ходе исследования система ИИ проанализировала миллионы возможных комбинаций и структур материалов по обширному химическому пространству, чтобы выявить кандидаты, отвечающие строгим требованиям мультивалентных батарей. Такой тщательный вычислительный поиск привёл к обнаружению пяти очень перспективных пористых металлических оксидов. Пористые структуры особенно ценны в батареях, поскольку обеспечивают большую площадь поверхности и пути, способствующие эффективному движению и хранению ионов. Новооткрытые пористые металлические оксиды обладают структурными свойствами, благоприятными для хранения и транспортировки мультивалентных ионов, что делает их потенциальным прорывом в конструировании аккумуляторов. Это открытие имеет существенные последствия: выявленные материалы создают основу для источников питания с большей энергетической плотностью, более быстрым зарядом и лучшей экологической устойчивостью по сравнению с традиционными литий-ионными аккумуляторами. Кроме того, эти металлоксиды содержат более распространённые металлы, что потенциально уменьшит зависимость от лития, который является дорогим и сталкивается с проблемами цепочек поставок. Этот прогресс, по предварительным оценкам, ускорит развитие устойчивых решений для хранения энергии — от портативных устройств и электромобилей до систем масштабных энергосетей. Улучшенные аккумуляторы с повышенной ёмкостью и долговечностью могут способствовать более широкому внедрению технологий возобновляемой энергии, сокращая выбросы углерода и содействуя борьбе с изменением климата. В заключение, интеграция генеративного искусственного интеллекта в область материаловедения помогла открыть новые пористые металлические оксиды, подходящие для мультивалентных батарей. Этот важный этап демонстрирует мощное взаимодействие ИИ и инноваций в области материалов, открывая новую эру в технологиях аккумуляторов, обещающих более безопасное, эффективное и экологически чистое хранение энергии в будущем.