材料科学面临的重大挑战之一是设计和发现新材料，以解决净零排放等全球优先事项。在《科学》杂志上发表的一篇题为“通过两个阴离子堆积定义的多重配位环境进行超离子锂传输”的论文中，利物浦大学的研究人员发现了一种能够快速传导锂离子的固体材料。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。
这种新材料由无毒的地球丰富元素组成，具有足够高的锂离子电导率，可以取代当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。
该大学的跨学科研究团队采用变革性的科学方法来设计该材料，在实验室中合成了该材料，确定了其结构(原子在空间中的排列)，并在电池中进行了演示。
这种新材料是极少数能够实现足够高的锂离子电导率以取代液体电解质的固体材料之一，并且由于其结构而以新的方式运行。
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一个平台，以进一步增强材料本身的性能，并根据研究提供的新认识来识别其他材料。
利物浦大学化学系的马特·罗辛斯基教授表示：“这项研究展示了一种新型功能材料的设计和发现。这种材料的结构改变了以前对高性能固态材料的理解。电解质看起来像。
“具体来说，具有许多不同离子环境的固体都可以表现得很好，而不仅仅是离子环境范围非常窄的少量固体。这极大地开辟了可用于进一步发现的化学空间。
“最近的报告和媒体报道预示着人工智能工具可以用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，因此很可能以各种方式重新创建它们所接受的训练，生成可能非常相似的材料给已知的人。
“这篇发现研究论文表明，专家整理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，我们在成分和结构上寻找有意义的差异，并根据理解评估其对性能的影响。
“我们的颠覆性设计方法为发现这些以及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。”
这项研究是利物浦大学化学系、材料创新工厂、勒弗休姆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的结果。
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