Учёные заявили о прорыве: батареи будущего без лития работают дольше, чем кто-либо ожидал

Гонка за снижение доли лития в аккумуляторах ускоряется, и теперь к ней подключились крупнейшие мировые технологические корпорации. Искусственный интеллект и вычислительные мощности, казалось бы, далекие от химии, внезапно стали её союзниками.

Это изменяет подход к созданию батарей — от лабораторных экспериментов до промышленных решений. Об этом сообщает BBC со ссылкой на исследования Microsoft и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL).

Новое поколение батарей

Сегодня литий-ионные аккумуляторы остаются стандартом для телефонов, фотоаппаратов и электромобилей. Но высокая стоимость и экологические издержки добычи лития превращают этот элемент в стратегический ресурс.

Каждая батарея телефона требует миллиграммы металла, тогда как аккумулятор электромобиля — десятки килограммов. Именно поэтому учёные и инженеры активно ищут пути сокращения использования лития, не снижая эффективности и безопасности устройств.

Одним из самых перспективных направлений считаются твердоэлектролитные батареи. Они обеспечивают более быструю зарядку, увеличенный запас хода и на 89% меньше подвержены возгоранию.

Toyota, CATL и Volkswagen уже инвестируют в массовое производство таких аккумуляторов. CATL запускает серийные линии, а Toyota планирует вывести на рынок модели с зарядкой за 20 минут и запасом хода более 800 км к 2026 году. Эти разработки способны стать переломным моментом в развитии электромобильности.

Искусственный интеллект в лаборатории

В этот процесс активно вмешивается искусственный интеллект, который радикально ускоряет поиск новых материалов. Microsoft совместно с PNNL представила экспериментальную батарею, в которой количество лития удалось сократить до 30% от традиционных аналогов.

Сейчас прототип размером с почтовую марку питает лампочку, но этого достаточно, чтобы подтвердить жизнеспособность идеи.

"Независимо от того, является ли эта батарея жизнеспособной в долгосрочной перспективе или нет, скорость, с которой мы нашли работающую батарею, весьма впечатляет", — отметил директор по цифровым технологиям PNNL Брайан Абрахамсон.

Ранее поиск подходящих соединений мог занимать десятилетия, но искусственный интеллект Microsoft сократил набор из 32 миллионов возможных неорганических материалов до 18 кандидатов всего за четыре дня. С момента первой гипотезы до рабочего прототипа прошло меньше девяти месяцев — неслыханная скорость для химических исследований.

Экономия лития и экология

Новая технология обещает не только уменьшить зависимость от редких металлов, но и сделать производство безопаснее и дешевле.

"Это важно по ряду причин. Твердотельные батареи считаются более безопасными, чем традиционные литиевые. Кроме того, они обеспечивают более высокую плотность энергии. Литий дорог и экологически проблемен. Снижение его использования на 70% даст огромные выгоды", — заявил менеджер по продуктам Azure Quantum Elements Натан Бейкер.

Сокращение добычи лития способно снизить нагрузку на экосистемы и уменьшить геополитическое давление вокруг сырьевых регионов.

Microsoft и PNNL добились результата, используя суперкомпьютеры и системы искусственного интеллекта, обрабатывающие терабайты химических данных. Этот подход, как отмечают исследователи, станет новым стандартом в научных разработках.

Новая эпоха вычислительной химии

Исполнительный вице-президент Microsoft Джейсон Зандер подчеркнул, что компания стремится "сжать 250 лет научных открытий в следующие 25".

"Мы считаем, что подобные технологии помогут нам в этом. Именно так будет проводиться наука будущего", — сказал Зандер.

Отличие нового ИИ от привычных генеративных моделей в том, что он не пишет тексты и не создаёт изображения, а анализирует молекулярные структуры. Система обучается на химических данных и способна прогнозировать свойства соединений с высокой точностью.

Такой подход открывает возможности для ускорения открытий не только в области аккумуляторов, но и в медицине, материаловедении и энергетике.

Перспективы и влияние на рынок

Если технология подтвердит свою эффективность, новые аккумуляторы смогут изменить баланс сил в мировой промышленности. Уменьшение зависимости от лития снизит затраты и позволит развивающимся странам быстрее внедрять экологичные источники энергии. Вполне возможно, что месторождения лития, включая те, что находятся под Синовце, утратят стратегическую значимость.

Переход к твердоэлектролитным батареям и интеграция ИИ в химические процессы уже перестали быть фантастикой — они становятся частью новой реальности.

Будущее аккумуляторов становится всё менее зависимым от лития и всё более управляемым данными. Сочетание искусственного интеллекта и вычислительной химии открывает путь к безопасным, дешёвым и долговечным источникам энергии.

И если эти технологии будут развиваться с нынешней скоростью, то эпоха "технологического золота XXI века" может закончиться раньше, чем кто-либо ожидал.