AI lost de grote uitdaging voor de energiesector op: 5 materialen ter vervanging van lithiumbatterijen

Amerikaanse wetenschappers hebben met behulp van kunstmatige intelligentie (AI) vijf nieuwe poreuze materialen ontdekt die het tijdperk van multivalente batterijen kunnen inluiden: een krachtigere, goedkopere en duurzamere oplossing voor energieopslag dan de huidige lithium-ionbatterijtechnologie.

In plaats van tientallen jaren handmatig experimenteren, maakt AI het mogelijk om in slechts een paar maanden een heel universum aan materialen te verkennen . (Bron: Science Daily)

Een team van het New Jersey Institute of Technology (NJIT), onder leiding van professor Dibakar Datta, gebruikte een dubbel AI-systeem om een ​​grote uitdaging voor de energiesector aan te pakken: het vinden van een vervanging voor lithium, een element dat steeds schaarser en duurder wordt.

Onderzoeksresultaten die onlangs in het tijdschrift Cell Reports Physical Science zijn gepubliceerd, tonen aan dat batterijen gemaakt kunnen worden van nieuwe materialen die gebruikmaken van veelvoorkomende elementen zoals magnesium, calcium, aluminium en zink.

Multivalente batterijen gebruiken ionen met twee of drie positieve ladingen – in plaats van slechts één zoals lithium – waardoor ze theoretisch meer energie kunnen opslaan. Deze ionen zijn echter groter en zwaarder, waardoor ze moeilijk door conventionele materiaalstructuren te verplaatsen zijn. Dit is waar AI om de hoek komt kijken.

Het NJIT-team combineerde twee AI-modellen: een biomaterialenmodel genaamd de Crystal Diffusion Variational Encoder (CDVAE) en een speciaal afgestemd groot taalmodel (LLM). De CDVAE genereert duizenden nieuwe kristalstructuren, terwijl de LLM de thermodynamische stabiliteit evalueert – een belangrijke factor bij de realisatie van het materiaal in het lab.

De resultaten tonen vijf volledig nieuwe overgangsmetaaloxidematerialen met poreuze structuren en brede iongeleidende ‘kanalen’ – geschikt voor het transport van omvangrijke multivalente ionen – die zijn gevalideerd door middel van kwantummechanische simulaties en stabiliteitstesten.

"In plaats van tientallen jaren handmatig experimenteren, stelt AI ons in staat om in slechts een paar maanden een heel universum aan materialen te verkennen", aldus Datta. "Dit helpt ons niet alleen bij het vinden van materialen voor batterijen, maar opent ook nieuwe mogelijkheden om allerlei geavanceerde materialen te ontwerpen – van elektronica tot schone-energietechnologieën."

Het team werkt nu samen met experimentele laboratoria om de nieuw ontdekte materialen te synthetiseren en testen, met als doel om over te stappen op de commerciële productie van multivalente batterijen – een stap die de toekomst van energieopslag volledig zou kunnen veranderen.

Bron: https://baoquocte.vn/ai-giai-quyet-thach-thuc-lon-cua-nganh-nang-luong-goi-y-5-vat-lieu-gi-thay-the-battery-lithium-323182.html