Про це повідомляє “Startjob” з посиланням на SciTechDaily
Дослідники з Нью-Джерсійського технологічного інституту зробили прорив у сфері енергозберігаючих технологій. Завдяки поєднанню штучного інтелекту та матеріалознавства було знайдено п’ять нових матеріалів, які мають потенціал витіснити літій з майбутніх батарей. Усі відкриття вже підтверджені моделюванням і готуються до практичного тестування.
Сучасні літій-іонні акумулятори мають низку проблем: високу вартість, залежність від обмежених ресурсів і небезпечну токсичність. Команда науковців вирішила звернутись до багатозарядних іонів — таких як магній, алюміній, кальцій і цинк. Ці елементи значно доступніші й дешевші, але потребують нових матеріалів для ефективного зберігання та передачі енергії.
У чому унікальність багатозарядних іонів
На відміну від однозарядного іону літію, багатозарядні іони можуть переносити більше енергії. Це робить їх надзвичайно перспективними для розвитку акумуляторних технологій нового покоління. Проте їхні великі розміри та висока зарядженість ускладнюють рух усередині звичних матеріалів, що й гальмувало попередні спроби використання таких іонів у батареях.
Саме для подолання цих бар’єрів і була залучена генеративна нейромережа. Вона допомогла знайти нові пористі структури оксидів перехідних металів, які здатні забезпечити вільний рух таких іонів, зберігаючи стабільність та ефективність під час заряджання і розряджання.
Генеративний ШІ як каталізатор пошуку
Однією з найбільших складностей у розробці нових батарей є масштаб пошуку матеріалів. Традиційні лабораторні методи не дозволяють швидко перевірити мільйони можливих комбінацій. Саме тому вчені з NJIT застосували дві ШІ-моделі: Crystal Diffusion Variational Autoencoder та мовну модель, оптимізовану для прогнозування стабільності матеріалів.
Перша модель аналізувала кристалічні структури, створюючи варіанти з великими порами, а друга — допомагала визначити найбільш стабільні з них. Це дозволило різко скоротити час пошуку й вийти на п’ять перспективних сполук, які вже продемонстрували здатність до ефективної взаємодії з багатозарядними іонами.
Потенціал відкриття для всього ринку енергетики
Знайдені сполуки мають структуру, схожу на губку — з каналами, крізь які можуть проходити іони з подвійним або потрійним зарядом. Завдяки цьому нові батареї не тільки забезпечать більшу ємність, а й зможуть заряджатися швидше та бути безпечнішими. Особливо важливо, що ці матеріали можуть виготовлятися на основі недефіцитної сировини.
Цей підхід відкриває двері не лише для батарей, а й для інших сфер — від електроніки до нових рішень у зеленій енергетиці. Завдяки генеративному ШІ процес пошуку нових матеріалів стає систематичним, відтворюваним і значно швидшим, ніж за умов класичних експериментів.
Наступний крок — синтез і промислові випробування
Після теоретичного підтвердження придатності нових структур команда NJIT планує співпрацю з лабораторіями для синтезу зразків. Паралельно з цим триватимуть перевірки на термічну та хімічну стабільність, а також електрохімічну ефективність у реальних умовах. Це важливий етап на шляху до комерціалізації.
Вчені впевнені, що цей прорив не лише змінить підхід до розробки акумуляторів, а й створить основу для технологічного стрибка в усьому секторі зберігання енергії. Вперше з’явився реальний шанс повністю відмовитися від літію на користь безпечніших і дешевших альтернатив.
Нагадаємо, раніше ми писали про те, що вчені відкрили нову групу крові після півстолітнього дослідження.
