利物浦大学的一个研究小组开发出一种新的固体锂离子导体，可以取代电池中的液体电解质，提高安全性和效率。这一发现在人工智能和跨学科合作的推动下，为可持续能源存储解决方案的进一步发展铺平了道路。图为锂离子(蓝色)在结构中移动。来源:利物浦大学
利物浦大学的研究人员已经发现了一种新型的固体物质，它能够快速地将空气分解感应锂离子。
材料科学领域的一个主要挑战是开发和识别有助于实现全球目标的新材料，包括追求净零。
在《科学》杂志上发表的一篇论文中，利物浦大学的研究人员发现了一种可以快速导电锂离子的固体材料。这种锂电解质是为电动汽车和许多电子设备提供动力的可充电电池的重要组成部分。
新材料由无毒的土丰元素组成，具有足够高的锂离子电导率，可以取代目前锂离子电池技术中的液体电解质，提高安全性和能量容量。
来自该大学的跨学科研究团队使用变革性的科学方法来设计材料，在实验室中合成了这种材料，确定了它的结构(原子在空间中的排列)，并在电池中进行了演示。
人工智能和协作研究的作用
这种新材料是极少数固体材料之一，它实现了足够高的锂离子电导率，以取代液体电解质，并以一种新的方式运作，因为它的结构。
它的发现是通过协作计算和实验工作流程实现的，该工作流程使用人工智能和基于物理的计算来支持大学化学专家做出的决策。
新材料为化学优化提供了平台，进一步提高材料本身的性能，并在研究提供的新认识的基础上识别其他材料。
影响及未来方向
利物浦大学化学系的马特·罗辛斯基教授说:“这项研究展示了一种既新又实用的材料的设计和发现。这种材料的结构改变了以前对高性能固态电解质的理解。
“具体来说，具有许多不同移动离子环境的固体可以表现得非常好，而不仅仅是离子环境范围非常狭窄的少数固体。这极大地打开了化学领域进一步发现的空间。
最近的报道和媒体报道预示着使用人工智能工具来寻找潜在的新材料。在这些情况下，人工智能工具是独立工作的，因此可能会以各种方式重新创建它们所接受的训练，生成可能与已知材料非常相似的材料。
“这篇发现研究论文表明，由专家组织的人工智能和计算机可以解决现实世界材料发现的复杂问题，在这个问题上，我们寻求成分和结构上有意义的差异，这些差异对性能的影响是基于理解来评估的。”
“我们的颠覆性设计方法为发现这些和其他依赖于固体中离子快速运动的高性能材料提供了一条新途径。”
参考文献:“通过双阴离子包装定义的多配位环境中的超离子锂传输”，作者:韩国peng, Andrij Vasylenko, Luke M. Daniels, Chris M. Collins, Lucia Corti, Ruiyong Chen, Hongjun Niu, Troy D. Manning, Dmytro Antypov, Matthew S. Dyer, Jungwoo Lim, Marco Zanella, Manel Sonni, Mounib Bahri, Hongil Jo, Yun Dang, Craig M. Robertson, fracimdsamric Blanc, Laurence J. Hardwick, Nigel D. Browning, John B. Claridge和Matthew J. Rosseinsky, 2024年2月15日，Science。DOI: 10.1126 / science.adh5115
这项研究是由利物浦大学化学系、材料创新工厂、Leverhulme功能材料设计研究中心、斯蒂芬森可再生能源研究所、阿尔伯特克鲁中心和工程学院的研究人员共同努力完成的。
这项工作是由工程和物理科学研究委员会(EPSRC)、Leverhulme信托基金和法拉第研究所资助的。
