Твёрдые электролиты - материалы, которые могут заменить жидкие электролиты в аккумуляторах и сделать их безопаснее и долговечнее. Однако материал, идеально показывающий себя в лаборатории, часто отказывает в реальной батарее. Именно эту проблему обсуждают исследователи под руководством доцента Эрика Цзяньфэна Чэна и профессора Хао Ли из Института передовых исследований материалов Университета Тохоку (WPI-AIMR). Их обзорная статья опубликована в журнале Advanced Materials.

Долгое время главным критерием считалась скорость движения ионов - заряженных частиц - через материал. Но, как отмечают авторы, одного этого недостаточно. Практичный твёрдый электролит должен также блокировать электроны, сохранять химическую стабильность, выдерживать механические нагрузки, быть технологичным в производстве и хорошо работать с электродами.

Вместо того чтобы использовать искусственный интеллект (ИИ) только для предсказания свойств отдельных материалов, команда предлагает связанную исследовательскую систему. Она объединяет постоянно пополняемые базы данных о том, как материалы создавались и испытывались, ИИ-симуляции, отслеживающие движение ионов на длительных временах в более реалистичных условиях, и большие языковые модели (LLM) - алгоритмы, способные извлекать структурированные знания из текстов, рисунков и таблиц научных статей. Затем автоматизированные эксперименты быстро проверяют перспективных кандидатов, а человек управляет всем процессом.

Конечная цель - "замкнутый цикл": ИИ предлагает кандидатов, физические модели их проверяют, эксперименты подтверждают результаты, а новые данные возвращаются в ИИ для следующего раунда. "Найти материал с высокой ионной проводимостью - лишь первый шаг, - говорит Чэн. - Настоящая задача - построить систему, в которой данные, симуляции, эксперименты и исследователи постоянно учатся друг у друга, чтобы открываемые материалы были не только быстрыми, но и надёжными и безопасными".

Авторы подчёркивают: подход призван поддерживать учёных, а не заменять их. Люди по-прежнему нужны, чтобы ставить правильные вопросы, задавать пределы безопасности, понимать причины поведения материалов и интерпретировать неожиданные результаты. По мнению исследователей, такой подход способен перевести поиск твёрдых электролитов от разрозненных проб и ошибок к более воспроизводимому и постоянно совершенствующемуся процессу. В будущем конкуренция может идти не за то, кто первым найдёт самый быстрый материал, а за то, кто построит самую надёжную систему открытий. Со временем это может ускорить появление более безопасных и долговечных батарей для электромобилей, портативной электроники и крупных систем хранения энергии.

Источник: Phys.org