Натрий вместо лития: искусственный интеллект создаёт более долговечные аккумуляторы

Литий-ионные аккумуляторы стали неотъемлемой частью нашей жизни, от смартфонов до электромобилей. Однако их зависимость от дефицитного сырья побуждает учёных искать альтернативы. Один из перспективных вариантов — натрий-ионные батареи, использующие более распространённый элемент. Исследователи из Университета Суррея делают важный шаг вперёд: они создают базу данных материалов, которая позволит искусственному интеллекту подбирать составы аккумуляторов с высокой ёмкостью, устойчивостью к частым зарядкам и быстрой работой.

Учёные изучили 28 вариантов катодных материалов на основе оксида марганца-натрия. Они заменяли часть марганца железом, титаном и ванадием и проверяли характеристики в натрий-ионных аккумуляторах. Оказалось, что добавление разных металлов влияет на аккумуляторы по-разному: железо увеличивает ёмкость, ванадий повышает стабильность при многократных циклах зарядки и разрядки, а титан улучшает эффективность при высоких скоростях работы.

Особенно впечатляющими оказались результаты с некоторыми составами, содержащими титан. После 100 циклов зарядки и разрядки они сохранили более 90% своей первоначальной ёмкости. Это не означает, что учёные создали аккумулятор, который будет работать десятилетиями без деградации. Но полученные данные указывают на перспективные химические сочетания и направления для дальнейших исследований.

Основная цель — научить ИИ находить удачные составы без необходимости их изготовления и тестирования в лаборатории. Исследователи автоматизировали анализ и использовали данные для обучения модели машинного обучения. В будущем такие системы смогут выявлять оптимальные комбинации материалов и сокращать число дорогостоящих экспериментов.

Хотя 28 составов недостаточно для точных предсказаний, этот подход важен для развития натрий-ионных батарей. Если учёные соберут достаточно данных, ИИ сможет быстрее находить баланс между ёмкостью, скоростью зарядки и долговечностью. Это приблизит создание доступных аккумуляторов для хранения энергии и транспорта, хотя прямую конкуренцию с литий-ионными батареями ещё предстоит доказать экспериментально.

Натрий уже рассматривается как альтернатива литию в аккумуляторах благодаря доступности сырья и перспективам снижения стоимости хранения энергии. Какие характеристики показали новые натриевые батареи и почему эта технология может изменить рынок — в материале «Прощай, литий: новые натриевые батареи переписывают правила игры».