En labo, 28 recettes de cathodes sodium-ion pour entraîner l'IA

Vingt-huit. C'est le nombre de recettes de cathodes qu'une équipe de l'université de Surrey a créées pour savoir quel mélange stocke le plus d'énergie dans une batterie sodium-ion, et lequel dure le plus longtemps.

La cathode est le composant de la batterie qui détermine en grande partie la quantité d'énergie qu'elle peut stocker et la qualité de ses performances dans le temps. Les chercheurs, dirigés par le Dr Daniel Commandeur, maître de conférences à l'École de chimie et de génie chimique, sont partis d'oxyde de sodium et de manganèse. Ils ont remplacé une partie du manganèse par fer, titane et vanadium, en quantités variables, puis ont testé chaque composition dans des batteries sodium-ion et comparé les résultats.

Le schéma est utile, car chaque élément agit dans une direction différente. Le fer a été associé à une capacité de stockage d'énergie plus élevée. Le vanadium améliore la stabilité lors des charges et décharges répétées. De petites quantités de titane améliorent les performances à des régimes de charge plus élevés, et certaines compositions contenant du titane conservent plus de 90 % de leur capacité après 100 cycles. Eden Marks, doctorante et co-auteure principale, explique que des modifications relativement légères de la composition peuvent modifier l'équilibre entre énergie stockée, vitesse de charge et durée de vie.

L'équipe a aussi mis au point une méthode automatisée pour analyser le grand volume de données expérimentales, qu'elle a utilisée pour entraîner un modèle d'apprentissage automatique. Les auteurs sont clairs sur ses limites : la bibliothèque actuelle est trop petite pour des prédictions fiables. L'élargir à une gamme de matériaux de cathode beaucoup plus vaste permettrait, à terme, à l'IA d'identifier des compositions prometteuses avant qu'elles ne soient fabriquées et testées en laboratoire.

Pour les chercheurs en batteries, le gain serait une recherche plus courte : au lieu de tester les recettes une à une, ils pourraient demander à un modèle quels mélanges méritent d'être examinés en priorité. L'argument de Commandeur repose autant sur l'approvisionnement que sur les performances, puisque le lithium est rare et inégalement réparti, alors que le sodium est bien plus abondant. Mais l'étude ne donne ni date ni partenaire industriel, et ces résultats proviennent d'essais en laboratoire qui n'ont pas encore été reproduits à l'échelle industrielle.