¿Te has preguntado alguna vez cómo podríamos hacer que nuestras baterías sean más sostenibles y asequibles? La búsqueda de alternativas a las tradicionales baterías de iones de litio ha dado un giro sorprendente gracias a la inteligencia artificial. Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey (NJIT), bajo la dirección del profesor Dibakar Datta, ha identificado nuevos materiales porosos que podrían cambiar las reglas del juego en el almacenamiento energético.
Este avance promete revolucionar las baterías multivalentes, que utilizan elementos como el magnesio, el calcio y el zinc.
El desafío de las baterías de iones de litio
Las baterías de iones de litio son muy populares, pero enfrentan desafíos serios en cuanto a sostenibilidad y suministro global. Con la demanda de soluciones de almacenamiento de energía en constante aumento, la necesidad de alternativas se vuelve más urgente.
Aquí es donde entran las baterías multivalentes, que ofrecen una solución prometedora al usar iones capaces de transportar múltiples cargas positivas, lo que se traduce en una mayor capacidad de almacenamiento. Pero, ¿cuál es el obstáculo principal?
La dificultad radica en integrar estos iones más grandes y cargados en materiales de batería que sean eficientes. Este desafío había limitado el progreso en el desarrollo de baterías multivalentes… hasta ahora, cuando el equipo de NJIT decidió usar inteligencia artificial para abordar este problema.
Innovación a través de la inteligencia artificial
El equipo de NJIT ha desarrollado un enfoque innovador que combina un autoencoder variacional de difusión cristalina (CDVAE) y un modelo de lenguaje grande (LLM) afinado. ¿El resultado? La capacidad de explorar miles de nuevas estructuras cristalinas de manera rápida y eficiente, algo que antes era imposible con los métodos tradicionales de laboratorio.
El modelo CDVAE fue entrenado con una gran cantidad de datos de estructuras cristalinas conocidas, lo que le permitió sugerir materiales completamente nuevos con diferentes posibilidades estructurales.
Por su parte, el LLM se enfocó en identificar materiales que se acercaran a la estabilidad termodinámica, un aspecto esencial para su futura síntesis.
El profesor Datta expresó: «Nuestros instrumentos de IA aceleraron drásticamente el proceso de descubrimiento, revelando cinco nuevas estructuras de óxido de metal de transición poroso que muestran un gran potencial. Estos materiales presentan canales abiertos ideales para el movimiento rápido y seguro de iones multivalentes, un avance crítico para las baterías de próxima generación».
Validación y próximos pasos en la investigación
El equipo validó las estructuras generadas por la IA utilizando simulaciones mecánicas cuánticas y pruebas de estabilidad, confirmando que estos materiales pueden ser sintetizados experimentalmente. Con estos resultados alentadores, su objetivo es colaborar con laboratorios experimentales para sintetizar y probar los nuevos materiales diseñados por IA, llevando así a la creación de baterías multivalentes comercialmente viables.
La investigación en NJIT no se limita solo al desarrollo de materiales para baterías, sino que también establece un método rápido y escalable para explorar cualquier material avanzado, desde soluciones electrónicas hasta energías limpias. Esto podría ser el inicio de una nueva era en la tecnología de almacenamiento energético.
En resumen, la combinación de inteligencia artificial y la investigación de nuevos materiales está marcando un antes y un después en el almacenamiento energético. ¿Estás listo para ver cómo estas soluciones podrían resolver los problemas de sostenibilidad y suministro que enfrentan las tecnologías actuales?
