Descoperirea noului conector Li Ion deschide calea bateriilor ecologice

Imaginea reprezintă ionii de litiu (în albastru) care se deplasează prin structură

Una dintre marile provocări cu care se confruntă știința materialelor este proiectarea și descoperirea de noi materiale care abordează prioritățile globale, cum ar fi Net Zero.

în hârtie Cercetătorii de la Universitatea din Liverpool, publicând în revista Science, au descoperit un material solid care conduce rapid ionii de litiu. Acești electroliți cu litiu sunt componente esențiale în bateriile reîncărcabile care alimentează vehiculele electrice și multe dispozitive electronice.

Noul material este compus din elemente netoxice abundente în Pământ și are o conductivitate ridicată a ionilor de litiu pentru a înlocui electroliții lichizi în tehnologia actuală a bateriilor litiu-ion, îmbunătățind siguranța și capacitatea energetică.

Folosind o abordare științifică transformatoare a proiectării materialului, o echipă de cercetare interdisciplinară de la universitate a sintetizat materialul în laborator, i-a determinat structura (dispunerea atomilor în spațiu) și l-a afișat într-o celulă a bateriei.

Noul material este unul dintr-un număr foarte mic de solide care ating o conductivitate litiu-ion suficient de mare pentru a înlocui electroliții lichizi și funcționează într-un mod nou datorită structurii sale.

Descoperirea sa a fost posibilă printr-un flux de lucru computațional și experimental de colaborare care a folosit inteligența artificială și calcule bazate pe fizică pentru a sprijini deciziile luate de experții în chimie de la universitate.

Noul material oferă o platformă pentru îmbunătățirea chimiei pentru a îmbunătăți și mai mult proprietățile materialului în sine și pentru a identifica alte materiale pe baza noii înțelegeri oferite de studiu.

Profesorul Matt Rocinski, de la Departamentul de Chimie de la Universitatea din Liverpool, a declarat: „Această cercetare demonstrează proiectarea și descoperirea unui material care este atât nou, cât și practic. Structura acestui material schimbă înțelegerea anterioară a ceea ce este un solid de înaltă performanță. este.” Pare electrolit.

„În mod specific, solidele care au multe medii diferite pentru ionii mobili pot funcționa foarte bine, nu doar numărul mic de solide în care există o gamă foarte restrânsă de medii ionice. Acest lucru deschide foarte mult spațiul chimic disponibil pentru descoperiri ulterioare.” .

„Rapoartele recente și acoperirea mass-media anunță utilizarea instrumentelor AI pentru a găsi material potențial nou. În aceste cazuri, instrumentele AI funcționează autonom și, prin urmare, sunt susceptibile de a recrea ceea ce au fost instruiți în moduri diferite, generând material care poate fi foarte asemănător cu ceea ce se știe.”

„În contrast, această lucrare de descoperire arată că inteligența artificială și computerele pregătite de experți pot aborda problema complexă a descoperirii materialelor din lumea reală, în care căutăm diferențe semnificative în compoziție și structură al căror impact asupra proprietăților este evaluat pe baza înțelegerii.”

„Abordarea noastră inovatoare de proiectare oferă o nouă cale către descoperirea acestor materiale și a altor materiale de înaltă performanță care se bazează pe mișcarea rapidă a ionilor în solide.”

hârtia 'Transport de litiu supraalimentat prin mai multe medii de coordonare determinate de ambalare anionica. (doi: 10.1126/science.adh5115) Publicat în revista Science.

Studiul a fost un efort comun între cercetătorii de la Departamentul de Chimie al Universității din Liverpool, Fabrica de Inovare a Materialelor, Centrul de Cercetare Leverhulme pentru Proiectarea Materialelor Funcționale, Institutul Stevenson pentru Energie Regenerabilă, Centrul Albert Crow și Școala de Inginerie.

Această lucrare a fost finanțată de Consiliul de Cercetare în Inginerie și Științe Fizice (EPSRC), Leverhulme Trust și Fundația Faraday.