Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ New Jersey (NJIT) đã sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để giải quyết vấn đề quan trọng trong việc lưu trữ năng lượng trong tương lai. Theo đó, công cụ AI cung cấp giải pháp thay thế bền vững với chi phí hợp lý cho pin lithium-ion. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Cell Reports Physical Science.

 

Nhóm nghiên cứu đã áp dụng thành công kỹ thuật AI tạo sinh để nhanh chóng khám phá các vật liệu xốp mới có khả năng cách mạng hóa pin đa hóa trị. Loại pin này sử dụng các nguyên tố dồi dào như magiê, canxi, nhôm và kẽm, mang đến giải pháp thay thế triển vọng và tiết kiệm chi phí cho pin lithium-ion đang gặp khó khăn về nguồn cung trên toàn cầu và tính bền vững.

Không giống pin lithium-ion truyền thống chỉ dựa vào các ion lithium mang điện tích dương, pin đa hóa trị sử dụng các nguyên tố có ion mang hai hoặc thậm chí ba điện tích dương. Điều này có nghĩa là pin đa hóa trị lưu trữ nhiều năng lượng hơn đáng kể nên trở thành giải pháp lưu trữ năng lượng hấp dẫn trong tương lai. Tuy nhiên, các ion đa hóa trị có kích thước và điện tích lớn dẫn đến khó tích hợp chúng hiệu quả vào vật liệu pin.

Để khắc phục hạn chế này, nhóm nghiên cứu tại NJIT đã phát triển phương pháp AI mới kết hợp Bộ mã hóa tự động biến thiên khuếch tán tinh thể (CDVAE) và Mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) có thể điều chỉnh chính xác. Các công cụ AI này phát hiện ra nhanh chóng hàng nghìn cấu trúc tinh thể mới, trước đây không thể thực hiện được bằng các thí nghiệm truyền thống tại lab.

Mô hình CDVAE được đào tạo trên những tập dữ liệu khổng lồ về các cấu trúc tinh thể quen thuộc, cho phép xác định các vật liệu hoàn toàn mới có cấu trúc đa dạng. Trong khi đó, LLM được điều chỉnh để tập trung vào các vật liệu gần nhất có độ ổn định nhiệt động lực học, rất quan trọng cho quá trình tổng hợp trên thực tế.

Cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã xác thực các cấu trúc do AI tạo ra bằng cách sử dụng mô phỏng cơ học lượng tử và các thử nghiệm độ ổn định. Từ đó, họ xác nhận các vật liệu này có thể được thử nghiệm tổng hợp và có tiềm năng lớn cho các ứng dụng thực tế. Nhóm nghiên cứu dự định hợp tác với các phòng thí nghiệm thực nghiệm để tổng hợp và thử nghiệm các vật liệu do AI thiết kế, hướng tới cho ra đời pin ion đa hóa trị có thể thương mại hóa.

N.P.D (NASTIS), theo Medicalxpress, 9/2025