Optimiser les batteries à état solide grâce à l'IA Les scientifiques mènent une course contre la montre pour développer des sources d'énergie révolutionnaires et durables, notamment les batteries à état solide, afin de lutter contre le changement climatique. Cette course est toutefois plus semblable à un marathon, car les approches conventionnelles reposent sur des méthodes d'essai-erreur, qui consistent généralement à tester des matériaux et des voies de recherche de manière individuelle et séquentielle. Pour accélérer le processus et atteindre plus rapidement l'objectif, des chercheurs de l'Université de Tohoku ont créé un cadre de recherche piloté par l'IA basé sur de grandes données. Ce cadre vise à identifier les candidats à l'état solide ayant le potentiel de devenir les électrolytes idéaux (SSE). Description du modèle et de sa méthodologie Le professeur Hao Li, du Advanced Institute for Materials Research de l'Université de Tohoku, explique que ce modèle d'IA effectue tout le travail d'essai-erreur, sélectionnant les options les plus prometteuses parmi un vaste éventail de candidates. Il tire ses informations d'une base de données importante, regroupant les résultats d'études précédentes, pour trouver le meilleur candidat possible sans que les chercheurs aient besoin de se rendre en laboratoire. Ce cadre innovant utilise une combinaison de grands modèles de langage (LLMs), de métadynamique (MetaD), de régression linéaire multiple, d'algorithmes génétiques et d'analyse de comparaison théorie-expérimentation. Le principe est que les modèles prédicteurs s'appuient à la fois sur des données expérimentales et computationnelles, permettant ainsi de guider les chercheurs vers les solutions les plus prometteuses. Objectifs et résultats de l'étude L'un des principaux objectifs de cette étude était de comprendre les relations structure-rendement des Sélectrolytes à l'État Solide (SSE). Le modèle est capable de prédire l'énergie d'activation, d'identifier les structures cristallines stables, et d'améliorer le flux de travail des chercheurs. Les résultats démontrent que la métadynamique ab initio est une technique computationnelle optimale qui montre un haut niveau d'accord avec les données expérimentales, surtout pour des SSEs complexes à base d'hydrures. Ils ont également identifié un mécanisme de migration d'ions en deux étapes dans les SSEs hydrures mono- et divalents, mécanisme résultant de l'intégration de groupes moléculaires. En utilisant l'analyse des caractéristiques combinée à la régression linéaire multiple, ils ont réussi à construire des modèles prédictifs précis pour évaluer rapidement les performances des SSEs hydrures. Notamment, le cadre proposé permet de prédire avec précision les structures candidates sans nécessiter d'inputs expérimentaux. Transformations induites par cette étude Cette étude apporte des perspectives transformantes et des méthodologies avancées pour la conception efficace et l'optimisation des batteries à état solide de nouvelle génération, contribuant ainsi de manière significative aux solutions énergétiques durables. L’équipe de recherche prévoit d’étendre l’application de ce cadre à diverses familles d’électrolytes. Ils envisagent également l’utilisation d’outils d’IA générative pour explorer les mécanismes de migration d’ions et les réactions chimiques, améliorant ainsi encore la capacité prédictive du modèle. Base de données DDSE Toutes les principales données expérimentales et computationnelles recueillies lors de cette étude sont accessibles dans la Base de Données Dynamique des Électrolytes à l'État Solide (DDSE) développée par l'équipe du professeur Hao Li. C'est à ce jour la plus grande base de données sur les électrolytes à l'état solide, offrant une mine de ressources précieuses aux chercheurs travaillant dans ce domaine. Les experts de l’industrie saluent cette approche innovante, soulignant son potentiel pour réduire considérablement le temps et les coûts de recherche. L’Université de Tohoku, connue pour ses recherches avancées en matériaux et en technologies de l’énergie, continue d’être à la pointe des innovations visant à développer des solutions énergétiques plus durables et performantes. Cet article a été publié le 17 avril 2025 dans la revue Angewandte Chemie International Edition, consolidant ainsi la position de Tohoku University comme acteur majeur dans le domaine des énergies renouvelables.