現(xiàn)在大部分電池使用鋰和鈷，兩種都是稀有元素。氟電池單次充電可跑1000公里。只是目前的氟離子電池充放電的壽命短，在充電和放電的周期下，損壞很快。

美國圣路易斯華盛頓大學(xué)機械工程與材料科學(xué)助理教授米什拉（Rohan Mishra）說，新設(shè)計采用是的分層離子化合物（electride）系統(tǒng)。

離子化合物是一種相對新的材料，理論引入已經(jīng)大約有50年了，但是直到最近的10–15年里，科學(xué)家才開始了解它們的特性。

普通導(dǎo)電材料內(nèi)，電子像“海水”般在晶體內(nèi)四處流動，而在離子化合物內(nèi)，電子是負離子，像離子一樣駐留在晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)特定的間隙位置。

米什拉說：“我們預(yù)測，在對晶體結(jié)構(gòu)不會造成顯著影響的情況下，這些間隙電子可以容易地被氟離子代替，從而實現(xiàn)充放電周期。由于分層離子化合物相對開放的結(jié)構(gòu)特點，氟離子也易于移動和均勻地分布?！?/p>

這份研究借助人工智能進行量子力學(xué)計算，從大量的候選材料中確定了這個設(shè)計方案：將氟化物引入由氮化二鈣和次碳化釔組成的分層離子化合物的間隙中。

利用人工智能輔助進行材料設(shè)計，是現(xiàn)在很多研究領(lǐng)域采用的方法。傳統(tǒng)的材料設(shè)計需要經(jīng)過設(shè)計、在實驗室用實物測試，再換材料，再設(shè)計，不斷反復(fù)的過程，需要花費大量的時間和成本。利用人工智能可以大幅縮短研發(fā)時間，從大數(shù)據(jù)內(nèi)自動為研究人員建議可能性較好的方案。

合作研究者洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory）的哈特曼（Steven Hartman）說，從理論上說，把氟離子加入傳統(tǒng)的電極材料儲電性能很好，但是在充放電過程中，這些電極材料脹大和縮小形變嚴重，使得它們很容易斷裂或失去導(dǎo)電性，導(dǎo)致壽命短。

因此找到充放電過程中形變最小的設(shè)計方案，是設(shè)計出耐用氟電池的關(guān)鍵所在。哈特曼說：“在分層離子化合物材料里，我們預(yù)測，加入和移除氟離子的過程對材料結(jié)構(gòu)的形變影響是很小的，因此可以實現(xiàn)較長的壽命?！?/p>