Tin tứcCông nghệ pin được xem là yếu tố then chốt trong quá trình chuyển đổi sang một thế giới bền vững hơn. Giới nghiên cứu kỳ vọng rằng, việc cải tiến công nghệ pin không chỉ giúp xe điện trở nên hiệu quả hơn mà còn nâng cao các thiết bị nhỏ như điện thoại thông minh.
Tuy nhiên, công nghệ pin hiện tại vẫn còn nhiều hạn chế. Pin lithium-ion, loại pin cung cấp năng lượng cho hầu hết các thiết bị hiện nay, có mật độ năng lượng tương đối thấp, dễ suy giảm hiệu suất theo thời gian và nhạy cảm với nhiệt độ cùng các tác nhân môi trường khác.
Một doanh nghiệp nghiên cứu, phát triển và sản xuất pin lithium-ion tại Hoài Bắc, tỉnh An Huy, Trung Quốc. - Ảnh: Getty Images.
Một hướng đi tiềm năng đang được các nhà khoa học tập trung phát triển là pin đa hóa trị – một loại pin sử dụng các nguyên tố phổ biến hơn so với lithium, nhờ đó giá nguyên liệu sẽ thấp hơn, dễ sản xuất và thân thiện với môi trường hơn.
Ngoài ra, đặc tính công nghệ của loại pin này cho phép lưu trữ nhiều năng lượng hơn và hoạt động hiệu quả hơn các dòng pin hiện có. Tuy nhiên, các ion đa hóa trị thường có kích thước lớn và điện tích mạnh hơn, khiến việc tích hợp chúng vào pin trở thành thách thức lớn.
Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã ứng dụng AI tạo sinh – công nghệ tương tự được sử dụng trong các hệ thống như ChatGPT – để tìm ra những vật liệu mới có thể giúp giải quyết bài toán này. Công trình nghiên cứu được công bố trên tạp chí Cell Reports.
Tiến sĩ Dibakar Datta tại Viện Công nghệ New Jersey (NJIT), cho rằng, thách thức lớn nhất không phải là thiếu ý tưởng về hóa học pin, mà ở việc không thể kiểm nghiệm hàng triệu tổ hợp vật liệu khác nhau.
Ông cho biết, nhóm nghiên cứu đã tận dụng AI tạo sinh để sàng lọc nhanh chóng kho dữ liệu khổng lồ và xác định các cấu trúc tiềm năng giúp hiện thực hóa pin đa hóa trị.
Các nhà khoa học đã kết hợp hai mô hình AI, gồm mô hình sinh vật liệu mang tên "Bộ mã hóa tự biến thể khuếch tán tinh thể" (CDVAE) đảm nhận tạo ra hàng nghìn cấu trúc tinh thể mới, trong khi mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) được tinh chỉnh chuyên biệt sẽ đánh giá độ ổn định nhiệt động học - yếu tố quyết định khả năng hiện thực hóa vật liệu trong phòng thí nghiệm.
Ông Datta nhận định, các công cụ AI đã giúp rút ngắn đáng kể thời gian nghiên cứu, từ đó phát hiện 5 cấu trúc oxit kim loại chuyển tiếp hoàn toàn mới, có độ xốp cao và tiềm năng vượt trội.
Những vật liệu này sở hữu hệ thống kênh dẫn ion mở rộng, yếu tố lý tưởng để các ion đa hóa trị có kích thước lớn di chuyển nhanh chóng và an toàn, mở ra bước đột phá cho thế hệ pin tiếp theo.
Nhóm nghiên cứu hiện đang hợp tác với các phòng thí nghiệm thực nghiệm để tổng hợp và kiểm chứng các vật liệu vừa phát hiện, với mục tiêu tiến tới sản xuất thương mại pin đa hóa trị - một bước tiến có thể thay đổi hoàn toàn tương lai của ngành lưu trữ năng lượng.
