鋰電池，這個(gè)為我們手機(jī)、電動(dòng)車提供動(dòng)力的“大功臣”，在過(guò)去幾十年里徹底改變了我們的生活。但它也面臨著一些嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：鋰資源有限、成本高昂，而且安全問(wèn)題也時(shí)有發(fā)生?，F(xiàn)在，一個(gè)令人振奮的好消息來(lái)了！美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（PNNL）的科學(xué)家們，利用人工智能（AI）的力量，發(fā)現(xiàn)了一種全新的電池材料，它不僅性能比鋰電池更強(qiáng)，而且成本低、來(lái)源廣，有望徹底顛覆未來(lái)的電池技術(shù)！

這項(xiàng)激動(dòng)人心的研究，近日登上了著名的《科學(xué)》（Science）雜志。它標(biāo)志著AI在材料科學(xué)領(lǐng)域的又一次重大突破，也為我們應(yīng)對(duì)能源轉(zhuǎn)型和氣候變化提供了強(qiáng)大的新工具。

AI的“神助攻”：從數(shù)萬(wàn)種可能中鎖定“未來(lái)之星”

我們都知道，電池的核心是它的電解質(zhì)，也就是在正負(fù)極之間傳輸離子的“液體”或“固體”介質(zhì)。傳統(tǒng)的鋰電池用的是液態(tài)電解質(zhì)，但它存在易燃、易泄露等安全隱患?？茖W(xué)家們一直在尋找一種更安全、更高效的固態(tài)電解質(zhì)，但要在數(shù)以萬(wàn)計(jì)的材料組合中找到理想的候選者，無(wú)異于大海撈針，耗時(shí)耗力。

而PNNL的科學(xué)家們，這次利用AI的強(qiáng)大算力，給了這項(xiàng)艱巨任務(wù)一個(gè)“神助攻”！他們開發(fā)了一個(gè)先進(jìn)的AI模型，能像一個(gè)“超級(jí)大腦”一樣，快速分析和預(yù)測(cè)不同材料組合的物理和化學(xué)性質(zhì)。這個(gè)AI模型在短短的時(shí)間內(nèi)，就從超過(guò)25000種可能的材料組合中，篩選出了最有潛力的幾個(gè)候選者。這個(gè)效率是人類科學(xué)家手工分析根本無(wú)法比擬的。

在AI的指引下，研究人員將目光鎖定在了一種全新的固態(tài)電解質(zhì)——“混合鹵化物”（halide hybrid）上。這種材料以鹵化物（如氯、溴、碘）為主要成分，與一些有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物巧妙地結(jié)合在一起。

“超級(jí)”性能：更安全、更高效、更便宜

實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人震驚！這種AI發(fā)現(xiàn)的“混合鹵化物”電解質(zhì)，表現(xiàn)出了遠(yuǎn)超預(yù)期的優(yōu)異性能：

• 超強(qiáng)導(dǎo)電性：它的離子電導(dǎo)率非常高，這意味著離子能像在高速公路上一樣快速通過(guò)，從而讓電池的充電和放電速度更快。
• 高穩(wěn)定性：它具有極高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性，不會(huì)像液態(tài)電解質(zhì)那樣容易燃燒或分解。這大大提升了電池的安全性，解決了鋰電池的一大痛點(diǎn)。
• 成本低廉：這種材料的主要成分是氯、溴等，來(lái)源廣泛，成本遠(yuǎn)低于稀有的鋰和鈷。這意味著未來(lái)生產(chǎn)的電池將更加便宜，有助于電動(dòng)車和儲(chǔ)能系統(tǒng)的普及。
• 兼容性強(qiáng)：它能與多種電池正負(fù)極材料兼容，為未來(lái)電池的設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性和可能性。

這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人之一，PNNL的首席科學(xué)家張健（Jian Zhang）表示：“AI為我們發(fā)現(xiàn)這種新材料提供了不可或缺的幫助。它的發(fā)現(xiàn)，為我們提供了一種全新的材料設(shè)計(jì)思路，將徹底改變電池研究的進(jìn)程?！?/p>

這項(xiàng)AI驅(qū)動(dòng)的電池材料突破，對(duì)未來(lái)的能源格局有著深遠(yuǎn)的影響：

首先，它將加速電動(dòng)車和可再生能源的發(fā)展。更安全、更高效、更便宜的電池，將讓電動(dòng)車的續(xù)航更長(zhǎng)、充電更快、價(jià)格更親民。同時(shí)，它也能為風(fēng)能、太陽(yáng)能等間歇性可再生能源提供更可靠的儲(chǔ)能方案。

其次，它將推動(dòng)AI在科學(xué)研究中的應(yīng)用。這項(xiàng)成功案例證明了AI在復(fù)雜材料發(fā)現(xiàn)方面的巨大潛力。未來(lái)，AI有望成為科學(xué)家的得力助手，加速新材料、新藥物等領(lǐng)域的研發(fā)進(jìn)程。

再者，它將解決資源依賴問(wèn)題。擺脫對(duì)稀有礦產(chǎn)（如鋰、鈷）的過(guò)度依賴，不僅能降低成本，還能緩解因資源爭(zhēng)奪帶來(lái)的地緣政治風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)然，從實(shí)驗(yàn)室的成功到大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，這種新材料還需要進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)試和優(yōu)化，以確保其長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性。但無(wú)疑，AI已經(jīng)為我們指明了未來(lái)電池技術(shù)的發(fā)展方向。未來(lái)，我們的手機(jī)可能不再需要每天充電，電動(dòng)車也能跑得更遠(yuǎn)，而這一切，都將歸功于AI的“神助攻”。

參考資料：DOI:10.1016/j.xcrp.2025.102665