材料科學領域的一項重大挑戰是開發和確定有助於實現全球目標（包括實現”淨零”目標）的新型材料。在《科學》雜誌發表的一篇論文中，利物浦大學的研究人員發現了一種能快速傳導鋰離子的固體材料。這種鋰電解質是為電動車和許多電子設備提供動力的可充電電池的重要組成部分。這項發現得益於人工智慧和跨學科合作，為進一步推動永續能源儲存解決方案的發展鋪平了道路。

利物浦大學的一個團隊開發了一種新型固態鋰離子導體，取代電池中的液態電解質，進而提高安全性和效率。圖片表示鋰離子（藍色）在結構上移動。資料來源：利物浦大學

這種新材料由無毒的地球富集元素組成，具有足夠高的鋰離子傳導性，可以取代目前鋰離子電池技術中的液態電解質，以提高安全性和能量容量。

大學的跨學科研究團隊採用變革性科學方法來設計這種材料，他們在實驗室中合成了這種材料，確定了它的結構（原子在空間中的排列），並在電池中進行了演示。

這種新材料是極少數能達到足以取代液態電解質的高鋰離子電導率的固體材料之一，並且由於其結構而能以一種新的方式工作。

這項發現是透過合作計算和實驗工作流程實現的，該流程利用人工智慧和基於物理學的計算來支持大學化學專家的決策。這種新材料為化學優化提供了一個平台，以進一步提高材料本身的性能，並根據研究提供的新認識來確定其他材料。

利物浦大學化學系馬特-羅森斯基（Matt Rosseinsky）教授說：”這項研究展示了一種新型功能材料的設計和發現。這種材料的結構改變了人們以往對高性能固態電解質的理解。具體來說，具有多種不同移動離子環境的固體可以表現出很好的性能，而不僅僅是離子環境範圍很窄的少數固體。這極大地開拓了進一步發現的化學空間。”

最近的報導和媒體報告預示著人工智慧工具已被用於尋找潛在的新材料。在這種情況下，人工智慧工具是獨立工作的，因此很可能會以各種方式重現它們所接受的訓練，生成的材料可能與已知材料非常相似。

“這篇發現研究論文表明，人工智慧和由專家調配的計算機可以解決現實世界材料發現的複雜問題，在這個問題上，我們尋求的是成分和結構上有意義的差異，其對性能的影響要根據理解來評估，我們的顛覆性設計方法為發現這些以及其他依賴離子在固體中快速運動的高性能材料提供了一條新的途徑”。

這項研究由利物浦大學化學系、材料創新工廠、利弗胡爾姆功能性材料設計研究中心、史蒂芬森可再生能源研究所、阿爾伯特-克魯中心和工程學院的研究人員共同努力完成。並獲得了工程與物理科學研究理事會（EPSRC）、勒弗胡爾姆信託基金會（Leverhulme Trust）和法拉第研究所（Faraday Institution）的資助。

編譯來源：ScitechDaily