工業4.0技術的經濟適用性，石墨烯相關材料用於能源存儲，新型全固態電池

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AMRC和MTA合作展示工業4.0技術的經濟適用性

2017年11月23日，英國謝菲爾德大學先進位造研究中心（AMRC）介紹了其與英國製造技術協會（MTA）合作，將共同示範一項獨特的功能技術，在MACH 2018展覽會上展示工業4.0技術的經濟適用性。

AMRC的2050工廠是英國第一家完全致力於針對數字裝配和柔性元件製造展開協作研究的工廠。現在AMRC和MTA正在聯合展示具有成本效益的解決方案，以便將工業4.0技術適應和整合到中小型企業的製造業務中。

最近的數據發現，在未來十年，加快創新和採用工業數字化技術對英國製造業的積極影響可能高達4550億英鎊。

MTA首席執行官James Selka表示：「關於AMRC 2050工廠集成製造集團項目，在MTA的我們都明白，應該停止關於工業4.0的一些專有名詞和誇張說法，並展現實用大數據可以給中小企業帶來好處的實例體驗。」他還表示：「鑒於政府的『工業數字化評估報告』，我們必須向英國的行業展示這項技術可以給企業帶來的好處。我們的工作是彌合產業界和學術界的差距，而MACH 2018正是這樣的平台。」

中小企業面臨的成本限制是其採用工業4.0技術所面臨的一大障礙，讓公司了解到工業4.0技術對他們來說是可接近的，這一點非常重要。AMRC的數字主管Dr Rab Scott說：「MTA的MACH 2018展會給了AMRC一個很好的機會來證明數字技術的採用可以以低成本實現，並且可以為企業帶來變革性的影響。」

英國William Blythe公司和曼徹斯特大學合作開發石墨烯相關材料用於能源存儲領域

2017年11月23日，英國曼徹斯特大學通過官網發布消息稱，本周該校國家石墨烯研究中心（NGI）與英國William Blythe公司將開始了一項新的研究項目，雙方將合作開發石墨烯相關材料用於能源存儲領域，具體目標是開發用於電動車市場的新型高容量石墨烯相關材料。

雙方合作將進一步加強該地區石墨烯知識生態系統和先進位造業供應鏈。隨著石墨烯工程創新中心也將於2018年開放，石墨烯城（Graphene City）的基地正在形成。

該項目將結合William Blythe公司在無機合成化學領域的核心能力及其高品質石墨烯氧化物與曼徹斯特大學Robert Dryfe教授和NGI能源存儲團隊的專業經驗。項目為期兩年，將致力於開發信息電池負極材料，使電動汽車可以與傳統的內燃機汽車相競爭。William Blythe公司發明石墨烯氧化物製造過程的Cameron Day在項目期間將被借調到NGI。

這個項目標誌著William Blythe公司在開發和應用無機化學方面的開創性工作歷史上的又一個里程碑，以應對苛刻的應用，以及他們致力於開發氧化石墨烯材料的商業應用。能源存儲業是William Blythe公司開發的新興市場，與NGI合作將加速產品開發。

Empa和UNIGE的研究人員設計新的電池原型-全固態電池

2017年11月23日，電話、筆記本電腦、電動車 - 電池無處不在。為了滿足當今消費者的期望，這些電池越來越輕，功能越來越強，設計壽命也越來越長。目前，對於這些應用，最重要的技術是鋰離子電池技術：但是這種技術昂貴且含有易燃液體，當電池被濫用時，這可能造成安全隱患。

為了滿足新興市場（例如電動汽車和可再生能源儲存）日益增長的需求，瑞士聯邦材料科學與技術實驗室（Empa）和瑞士日內瓦大學（UNIGE）的研究人員設計了新的電池原型-全固態電池，這種電池具有儲存更多能量的潛力，同時可保持高安全性和可靠性。而且，電池基於鈉元素，是鋰元素的廉價替代品。

為了使電池工作，它必須具有以下質三個關鍵部件：負極、正極和電解。我們今天的電子設備中使用的大部分電池都是基於鋰離子的。當電池充電時，鋰離子離開正極並移動到負極。為了防止鋰枝晶的形成，商業電池中的負極採用石墨而不採用金屬鋰，儘管這種超輕金屬會增加儲存的能量。

Empa和UNIGE的研究人員專註於固態電池的優勢，以應對來自新興市場的高需求，並使電池性能變得更好：更快的充電速度、更高的存儲容量以及更高的安全性。研究團隊開發的電池使用固體而不是液體電解質，通過阻止枝晶的形成而使用金屬負極，在保證安全性的同時存儲更多的能量。

UNIGE物理化學系Hans Hagemann教授解釋說：「但是我們仍然必須找到一種合適的固體離子導體，它既無毒，又具有化學穩定性和熱穩定性，並能使鈉容易在正極和負極之間移動。」

研究人員發現閉合型硼烷可確保鈉離子的自由循環，此外，由於閉合型硼烷是一種無機導體，因此消除了充電時電池起火的危險。換句話說，這是一種很有前景的材料。

Empa能源轉換材料實驗室博士Léo Duchêne表示：「難題是在電池的三層之間建立緊密的接觸：固體金屬鈉組成的負極、混合氧化鉻鈉正極以及閉合型硼烷電解質。」研究人員在添加氧化鉻鈉粉末之前將部分電池電解質溶解在溶劑中。一旦溶劑蒸發，他們就將正極粉末複合物與電解質和負極堆疊起來，壓縮各層以形成電池。

Empa和UNIGE的研究人員隨後對電池進行了測試。Empa研究員和項目負責人Arndt Remhof表示：「我們在這裡使用的電解質的電化學穩定性可承受3V的電壓，而以前研究的許多固體電解質在相同的電壓下就會損壞。」

研究團隊對這種電池進行了250次充放電循環後發現85％的容量仍可以使用。研究人員表示，在投入市場之前這種電池需要達到1200次循環，並且還需要在室溫下測試電池，以確認在增加電壓時電池是否會形成枝晶。

* 本文系天津研究院獨家編輯，如需轉載請註明出處

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