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Enregistrement W4416568105 · doi:10.1149/ma2025-0271008mtgabs

Accelerated Cathode Material Discovery Via Laboratory Automation and Machine Learning Tool

2025· article· W4416568105 sur OpenAlexaffabout
Derek Li, Farhan Raza, Luis Martin Mejia Mendoza, Yaser Abu‐Lebdeh, Robert W. Black, Zoya Sadighi

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2025
Typearticle
Langue
DomaineMaterials Science
ThématiqueMachine Learning in Materials Science
Établissements canadiensNational Research Council Canada
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésWorkflowBattery (electricity)AutomationLaboratory automationCommercializationEnergy storageScale (ratio)Key (lock)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Lithium-ion batteries have revolutionized energy storage across a wide range of applications, from electric vehicles to medical devices and grid energy storage. Since it’s commercialization in 1991, scientific innovations such as nickel-rich cathodes have significantly improved the cost, energy density, and sustainability associated with this technology. However, the development of next-generation lithium-ion batteries via traditional lab scale research methods remains a slow and labor-intensive process, requiring optimization of a wide range of variables such as material concentrations, synthesis parameters, electrolyte choice, and battery architectures. To accelerate the material discovery workflow, the National Research Council (NRC) Canada, has established the Critical Battery Materials Initiative (CBMI), with a key focus on novel battery materials discovery, processing as well as recycling. This is done by integrating lab scale automation and machine learning (ML) into battery research. Currently, we have implemented automated systems for both the synthesis and testing of novel and optimized high-nickel concentration cathode materials, improving experimental throughput, accuracy, and repeatability. As well, ML is being used for predictive discovery and data-driven analysis to learn from previously conducted experiments, optimize key variables, greatly reduce the trial and error related to experimentation, and predict promising materials with a higher degree of efficiency. The most promising materials chemistries from this workflow will be adopted by NRC-Ottawa for refining scale-up processes, which are then subsequently utilized by NRC-Boucherville for device prototyping to offer a complete solution to the electric vehicle’s battery development sectors. 1,2 Our materials discovery workflow starts with an automated high-throughput synthesis platform, capable of producing up to 40 unique advanced cathode materials (doping and reagent) per batch. These synthesized materials are then subject to high-throughput X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) characterizations, with the resulting data analyzed by our ML tools to identify phase compositions and predict novel chemistries with enhanced electrochemical performances using trained large language models (LLM), enabling high-efficiency filtering of promising cathodes. The down-selected materials are then integrated into a combinatorial cell (combi cell), 3 a custom printed circuit board, capable of simultaneously testing up to 64 in-house batteries. These batteries are then subject to electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements, with the collected data analyzed by ML models to predict high-performance cathode chemistries in terms of charge transfer, diffusion properties, and interfacial stability. Through leveraging this highly automated and repeatable workflow, we have significantly accelerated our research cycle and synthesized high-performance cathodes for next-generation lithium-ion batteries. References You Y., Celio H., Li J. Li, Dolocan A., and Manthiram A., Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 6480 –6485. Duffner F., Kronemeyer N., Tübke J., Leker J., Winter M. and Schmuch R., Nat. Energy, 2021, 6, 123. Potts K. P., Grignon E., and McCalla E., ACS Appl. Energy Mater. 2019, 2, 8388−8393. Figure 1

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,007
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict), Études des sciences et des technologies, Communication savante
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,046
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0070,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0020,001
Communication savante0,0040,002
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,013
Tête enseignante GPT0,266
Écart entre enseignants0,253 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
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
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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