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Enregistrement W4309822525 · doi:10.1149/ma2022-02116mtgabs

Fueling the Simulation Machine: Considerations for High-Resolution 3D Microscopy to Support Computational Modeling in Battery Research

2022· article· en· W4309822525 sur OpenAlexaff
Stephen T. Kelly, Robin White, Cheryl Hartfield, M. W. Phaneuf, Benjamin Tordoff

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueElectron and X-Ray Spectroscopy Techniques
Établissements canadiensFibics (Canada)
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésCharacterization (materials science)Battery (electricity)Computer scienceComputational modelRealization (probability)Systems engineeringMechanical engineeringNanotechnologyMaterials scienceSimulationEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

To meet the rapidly evolving energy needs of a growing population, energy storage and conversion devices such as batteries must rapidly evolve as well. Battery materials and other functional energy materials derive their properties not from their static state, but from how they interact with other materials in their service environment. Furthermore, the microstructure of these materials strongly dictates their performance and how they interact with other components (like electrolytes, binders, etc). In order to accelerate this development cycle, researchers are increasingly integrating computational modeling into their materials and device development efforts. Computational analysis is progressing to the point where simulations can incorporate real material microstructures, simulate statistically equivalent structures, and predict performance changes based on changes to these microstructures. At the same time experimental techniques have emerged that can deliver representative volumes of high-quality, high-resolution 3D microstructural images from real devices and materials. The interplay between advanced computational analysis and evolving characterization capabilities means we are rapidly approaching the realization of the “materials by design” paradigm where new materials are designed and tested digitally with input and validation provided by advanced materials characterization techniques. Within this paradigm, however, it is critical that the experimental techniques provide accurate, realistic, and representative input to the computational models. In the case of microstructural information, this means generating 3-dimensional images that accurately represents the materials in question. One key example of this is for materials, like battery materials and electrodes, which contain micro- and nano-scale porosity. Acquiring image data that can reproduce real material properties and feed accurate simulations is challenging and relies on satisfying several conditions. For example, the volume must be representative of the “bulk” material microstructure. The (2D) image resolution must capture the relevant scope of material features, and the 3D image must accurately represent the material in all 3 dimensions and at appropriate length scales. The focused-ion beam scanning electron microscope (FIB-SEM) is capable of imaging these micro- and nano-scale pore networks in 3D but care must be taken when considering these experiments, especially when the intent is to use the images to feed computational models. We present here a review of the factors researchers must consider when tackling these demanding tasks and highlight experimental recommendations for leveraging FIB-SEM tomography to produce the most relevant imaging data in this context. We use a lithium-ion battery cathode as a test case to demonstrate this approach, but the outcome and methods can be leveraged across the materials research space and beyond.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,007
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,030
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,013
Score d'incertitude au seuil0,043

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0070,030
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens large)0,0020,002
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0020,003
Communication savante0,0050,008
Science ouverte0,0070,004
Intégrité de la recherche0,0050,005
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0130,004

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,068
Tête enseignante GPT0,371
Écart entre enseignants0,302 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2022
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