کشف مواد جدید باتری با هوش مصنوعی: انقلابی در ذخیره‌سازی انرژی

چالش‌های باتری‌های لیتیوم-یون

فناوری باتری، ستون فقرات حرکت به سوی جهانی پایدارتر است، اما باتری‌های لیتیوم-یون که امروزه در بسیاری از دستگاه‌ها کاربرد دارند، با محدودیت‌های قابل توجهی روبرو هستند. این محدودیت‌ها شامل چگالی پایین انرژی، کاهش تدریجی ظرفیت و حساسیت بالا به گرما می‌شود.

ظهور باتری‌های چندظرفیتی

یکی از راهکارهای کلیدی برای غلبه بر این چالش‌ها، توسعه باتری‌های چندظرفیتی (Multivalent) است. این باتری‌ها به جای لیتیوم، از عناصر در دسترس‌تر و فراوان‌تر استفاده می‌کنند که مزایای اقتصادی، زیست‌محیطی و کارایی بیشتری را به همراه دارند. با این حال، ابعاد بزرگ‌تر و بار الکتریکی بیشتر یون‌های چندظرفیتی، ادغام آن‌ها را در ساختار باتری‌ها با چالش‌هایی مواجه کرده است.

نقش هوش مصنوعی در کشف مواد جدید

تیمی از پژوهشگران برجسته در موسسه فناوری نیوجرسی، با بهره‌گیری از هوش مصنوعی مولد (مشابه فناوری به‌کاررفته در سامانه‌هایی نظیر ChatGPT)، گامی بزرگ در این زمینه برداشته‌اند. آن‌ها موفق به شناسایی ترکیبات جدیدی برای ساخت باتری‌های چندظرفیتی شده‌اند.

دیباکار داتا، یکی از پژوهشگران این تیم، اظهار داشت: «یکی از بزرگ‌ترین موانع پیش روی ما، نه کمبود ترکیب‌های شیمیایی مناسب برای باتری، بلکه غیرممکن بودن آزمایش میلیون‌ها ترکیب مختلف بود. ما به هوش مصنوعی مولد روی آوردیم تا به صورت سریع و نظام‌مند این فضای گسترده را بررسی کنیم و ساختارهایی را شناسایی کنیم که واقعاً می‌توانند باتری‌های چندظرفیتی را عملیاتی کنند.»

وی افزود: «این رویکرد به ما اجازه داد تا هزاران ترکیب بالقوه را در مدت کوتاهی بررسی کنیم و روند جست‌وجو برای جایگزین‌های پایدارتر و کارآمدتر نسبت به فناوری لیتیوم-یون را به طور چشمگیری تسریع کنیم.»

کشف ساختارهای نوین

این سامانه هوش مصنوعی موفق شد پنج ساختار کاملاً جدید از دسته اکسیدهای فلزات واسطه متخلخل را شناسایی کند. این ساختارها دارای کانال‌های باز و بزرگ هستند؛ ویژگی‌ای که برای جابه‌جایی سریع و ایمن یون‌های چندظرفیتی حیاتی است.

پس از شناسایی اولیه این ترکیبات با کمک هوش مصنوعی، پژوهشگران آن‌ها را با شبیه‌سازی‌های سنتی مورد ارزیابی قرار دادند تا از امکان استفاده واقعی از آن‌ها اطمینان حاصل کنند.

انتشار نتایج پژوهش

نتایج این پژوهش پیشگامانه در مقاله‌ای با عنوان «هوش مصنوعی مولد برای کشف مواد اکسیدی متخلخل در ذخیره‌سازی انرژی نسل آینده» در ژورنال معتبر Cell Reports منتشر شده است.