KI präsentiert neue Materialien für die nächste Generation von Batterien

Forscher des New Jersey Institute of Technology (NJIT) haben Künstliche Intelligenz genutzt, um einen bedeutenden Durchbruch in der Energiespeicherung zu erzielen. Mit Hilfe von KI hat das Team fünf neue poröse Materialien identifiziert, die herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien ersetzen könnten. Diese Materialien gehören zu einer neuen Klasse von multivalenten Batterien, die Elemente wie Magnesium, Kalzium, Aluminium und Zink verwenden – gängige und erschwingliche Metalle mit größerem Energiespeicherpotenzial.

Die Macht der multivalenten Batterien

Im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batterien, die mit Lithium-Ionen arbeiten, die eine positive Ladung tragen, verwenden multivalente Batterien Ionen mit zwei oder drei positiven Ladungen. Dadurch können sie deutlich mehr Energie speichern. Diese größeren, stärker geladenen Ionen sind jedoch schwer in den Batteriematerialien unterzubringen, was die Entwicklung effizienter und stabiler Batterien erschwert. Der Durchbruch gelang, als NJIT-Forscher generative KI einsetzten, um tausende mögliche Materialstrukturen zu prüfen und diejenigen zu identifizieren, die multivalente Ionen effektiv aufnehmen können.

Revolutionierung des Entdeckungsprozesses

Das Team entwickelte einen zweistufigen KI-Ansatz: einen Crystal Diffusion Variational Autoencoder (CDVAE) und ein maßgeschneidertes großes Sprachmodell (LLM). Mit diesen Werkzeugen konnten die Forscher schnell neue Kristallstrukturen untersuchen und vorhersagen, welche davon wahrscheinlich thermodynamisch stabil sein würden. Das Ergebnis? Fünf neue Materialien, die die Batterietechnologie revolutionieren könnten. Diese Materialien besitzen große offene Kanäle, die sich ideal für die Bewegung der voluminösen multivalenten Ionen eignen. Der nächste Schritt ist, diese Materialien in realen Bedingungen zu synthetisieren und zu testen. Es wird gehofft, dass in naher Zukunft kommerziell praktikable multivalente Batterien entwickelt werden.