Mereka mulai dengan lebih dari 32 juta kandidat yang mungkin – yang dihasilkan dengan menukar elemen yang berbeda ke dalam struktur elektrolit yang ada – dan menggunakan kombinasi teknik AI untuk menyaring bahan berdasarkan sifat-sifatnya.
“Banyak kandidat bahan yang dihasilkan dengan perhitungan komputer teoritis ini sebenarnya tidak cukup stabil untuk dibuat di laboratorium, jadi langkah pertama mereka adalah menyaringnya berdasarkan stabilitas,” kata Kandler Smith, seorang insinyur mesin dari Laboratorium Energi Terbarukan Nasional, kepada Live Science. Penyaringan awal ini menyaring 32 juta hingga setengah juta bahan dalam hitungan jam.
Tim kemudian memilih sembilan kriteria lain dan menggunakan AI untuk menerapkannya secara berurutan, menyortir kandidat berdasarkan sifat elektronik, biaya, dan kekuatannya untuk mempersempit kumpulan menjadi 18 finalis.
“Saya sangat terkesan bahwa mereka mencapai semua ini hanya dengan 80 jam komputer – dibutuhkan waktu 20 tahun untuk menyaring semua materi tersebut secara eksperimental,” kata Smith.
Pipeline pembelajaran mesin mereka, dikombinasikan dengan model dinamika molekuler berbasis fisika, merupakan keuntungan besar dan benar-benar akan mempercepat penelitian.
Para peneliti mensintesis serangkaian bahan akhir yang mengandung lithium, natrium, unsur tanah jarang yttrium, dan ion klorida dalam proporsi yang berbeda-beda. Menariknya, campuran litium dan natrium ini memungkinkan bahan tersebut menghantarkan kedua jenis ion – sesuatu yang sebelumnya diyakini mustahil – dan juga dapat bekerja dalam baterai ion natrium.Secara khusus, salah satu varian natrium tinggi mengandung 70% lebih sedikit lithium daripada baterai konvensional, yang secara drastis dapat mengurangi harga dan dampak lingkungan dari baterai ini di masa depan.
Sebuah titik awal untuk penemuan material bertenaga AI
Tim kemudian menguji sifat elektronik kandidat. “Konduktivitas ionik – seberapa cepat ion litium dapat bergerak – adalah properti utama untuk elektrolit dan menentukan seberapa cepat Anda dapat mengisi daya baterai. Hal ini sangat penting untuk kendaraan listrik,” jelas Smith.
Baterai lithium-ion konvensional menggunakan elektrolit pelarut organik cair yang memungkinkan ion bergerak dengan cepat, yang berarti waktu pengisian daya yang cepat. Tetapi pelarutnya mudah terbakar, dan reaksi samping dengan elektroda akan menurunkan kualitas baterai dari waktu ke waktu. “Elektrolit solid-state memiliki keuntungan karena lebih stabil secara kimiawi dan tidak mudah terbakar. Kelemahannya adalah mereka tidak memindahkan ion lithium dengan cepat sehingga waktu pengisian lebih lambat,” kata Smith.
