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今日主題 工業 4.0 \智慧車載交通\智慧經營管理
智慧車載交通與能源環保
智慧經營管理
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工業 4.0 智慧工廠
2019年10月2日 星期三
．全面螢幕語音交互 ，智慧座艙決定未來汽車的發展
Smart Design Cockpit and
Smart Vision Cockpit
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| AKD 寰楚專業級全系列監控設備 |
未來智慧座艙在各種新技術的支持下，將得到更大程度的發展，尤其是 5G 技術的加入，將使得車輛在智慧化上大大前進。只有在智慧座艙的支持下，我們的汽車才能從傳統的出行工具，變為真正的行動出行夥伴，無論是從駕駛的便利性和安全性角度看，還是從娛樂性和實用性角度看，都將具備劃時代的意義。
作為汽車四化的重要一環，汽車互聯是四項技術中，相對來說最容易實現，門檻最低的。但是門檻低，並不意味著就沒有技術難度。相反要在同質化嚴重的智慧座艙技術中，做出自己的特色，實現突圍，往往難度更大。
車載螢幕的發展
智慧座艙一個最大的特徵，就是車載螢幕的演變。汽車從最早的反映車速，和發動機轉速的機械儀表，已經完全演變為當前主流的顯示駕駛資訊的液晶儀表，和實現人機交互的中控螢幕，未來包括在「液晶儀表＋ HUD ＋中控螢幕＋後座娛樂＋扶手＋車門＋方向盤＋車窗」的一機多螢幕，將逐漸成為汽車的標配。
在多螢幕顯示中，HUD 將能夠憑借其更高的安全性，以及更大的功能整合載體，而成為汽車廠家比較重視的一個領域。目前的 HUD 已經可以整合像導航、交通基礎設施資訊，部分諸如接聽電話等功能，也可以被收入麾下。當然未來的發展趨勢就是一字螢幕，它將會是設計的重點，成為引領的潮流。
萬物互聯是基礎
一個功能領先的智慧座艙，基礎就是能夠實現與外界的互聯。尤其是在 5G 技術的支持下，汽車將能夠實現車與車、車與後台、車與基礎設施，以及車與雲端之間的有效互聯，為人們的出行帶來巨大的便利。
尤其是車與雲端的 5G 互聯的成功，能夠將現在車上大量的運算，都放到雲端來進行，這樣就可以大大減輕車載硬體設備的要求程度，不僅能夠大大降低車載設備的成本，也能有效降低這些硬體設備的技術門檻，和它們日常工作的功耗，同時利用雲端的大數據運算能力，為車主提供更好的駕乘出行的服務，真正實現系統資源的高效優化配置。
如果說越來越多的螢幕是表現形式，那以 5G 為代表的通訊技術就是基礎。透過萬物互聯，汽車將能成為手機之外的又一塊重要的螢幕。
人工智慧是手段
得益於人工智慧技術的發展，未來的智慧座艙將透過自學習能力，幫助汽車從出行工具，向出行管家進行轉變。
自我學習可以滲透到智慧座艙的方方面面：幫助駕乘人員智慧規劃出行路線；不斷提升的語音辨識的準確性，來控制車內的所有儀器；自動辨識，駕駛員的心境而調整車內的氛圍燈；與車載的人工智慧終端進行對話，獲取必要的交通和娛樂活動資訊；逐漸完善自動駕駛水準，幫助車輛具備應付複雜路況的能力等等，這些功能的日臻完善，都將讓智慧座艙，接管越來越多的日常駕駛功能。
人工智慧不斷發展的另外一個表現，就是車與人之間的交互形式，將更為多樣，除了上文提到的語音控制外，手勢交互和觸控交互，也將在人工智慧的基礎上，逐漸擺脫當前使用的一些不足，將變得越來越純熟，有時候甚至一個眼神，就能告訴汽車我的駕駛意圖是什麼。
包括日產在內的不少車企，如今都還在嘗試透過腦電波的辨識，來控制車輛的功能，其實這些究其本質，也是人工智慧應用的體現。
場景化設計是發展趨勢
未來汽車智慧座艙，將可以提供各類滿足實際需求的駕乘場景。無論是希望能夠感受到駕駛操控樂趣的駕駛模式，還是需要滿足辦公需求，或者處於一種會議模式，智慧座艙都能根據消費者的訴求，不僅及時變更車內的氛圍環境，與座椅桌子等的佈置。
這裡不得不提的一款車，就是富豪汽車去年發佈的 360C 這款概念車，它向我們展示了北歐豪華品牌，對於未來汽車出行的理念。無論是睡一覺去機場，或是在車上組織一個電話會議，甚至是面對面會議，都能幫助駕乘人員，有效利用起出行路途上的時間。
進一步來說，如果未來大家在包括無人駕駛，和相關軟硬體技術基本相當的情況下，那賣車更可能考驗的是設計師的品味，或者說就是對於車輛內部空間的裝修。為不同需求的消費者打造專屬的內部氛圍，汽車將不僅僅再是一款汽車。
前瞻智慧配置將開始逐步普及應用
目前車上的很多高科技安全配置，也是有賴於智慧座艙加以實現。以360度全景影像為例，它能透過安裝在車輛四周的攝影機，將周圍環境情況，準確無誤地傳遞給駕駛人員，幫助駕駛人員，在泊車以及狹小的環境內，即時瞭解周圍的情況，最大程度避免潛在的碰擦事故。
而未來，伴隨著高精度感測器，以及全像，技術的普及，360度全景影像的實現將更加清晰、準確與人性化的周邊環境的資訊傳遞。即使身處漆黑一片的環境，我們也能透過相關模擬技術，將周邊的情況最為準確地反應在座艙內，給到人們更為安全的駕駛信心。
包括像自動駐車、自動泊車、安全輔助、AI輔助駕駛、全像管家和 ADAS、SRV（環視）這些功能，也是智慧座艙內前瞻配置的最好體現。
包括像自動駐車、自動泊車、安全輔助、AI輔助駕駛、全像管家和 ADAS、SRV（環視）這些功能，也是智慧座艙內前瞻配置的最好體現。
智慧座艙將為主機廠商開拓新的收入來源
隨著智慧座艙功能的逐步拓展，汽車將承擔越來越多，如今手機可以承擔的功能，正如同手機正在逐步取代電腦，可以承擔的功能。而且由於汽車空間更大，各類操作將更為便利，加之出行上的時間的相對固定性，因此人們以汽車為終端，將日常的生活、工作、娛樂以及學習，都放到汽車上來實現，而這些使用習慣所帶來的海量資訊，就是當前精準行銷的基礎。
因此未來汽車廠商，需要非常重視其車主的個人資訊的保護，同時也可以利用採集到的個人資訊，未來進行消費者的精準畫像，將相關資訊透過大數據分析的方法，進行融合處理，不僅可以更好地為消費者提供各類服務，同時也可以透過數據挖掘賺取更大的收益，這就如當前的 Facebook、 Twitter 所具備的盈利模式一樣，透過為跨界品牌的精準廣告投放，來得到巨大的商業利益作為回報。
智慧慧座艙競爭的外延是網路生態的競爭
智慧座艙在人機交互上的一個重要部分，就是車聯網功能。當前在車企之外，大量網路公司開始進軍車聯網領域，也是一個難以避免的趨勢，智慧座艙競爭的延伸，是網路生態的競爭。
毫無疑問，未來智慧座艙在各種新技術的支持下，將得到更大程度的發展，尤其是 5G 技術的加入，將使得車輛在智慧化上大大前進。只有在智慧座艙的支持下，我們的汽車才能從傳統的出行工具，變為真正的出行夥伴，無論是從駕駛的便利性和安全性角度看，還是從娛樂性和實用性角度看，都將具備劃時代的意義。
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．日本製造全球最頂尖的機器人產品鑒賞
Cyberdyne build robots and
exoskeletons - BBC Click
來源： 作者：彭晴
日本號稱「機器人王國」，自 20 世紀 80 年代以來，無論是在機器人的生產、出口，和使用方面都居世界前列。今天，就讓我們一起來鑒賞一下，那些日本出品的，全球最頂尖的機器人產品。
工業機器人獨佔鰲頭
根據 2017 年數據顯示，在工業機器人領域，全球前十大機器人廠商瓜分了 90% 的市場。而這之中，日本企業有五家，分別是：發那科、安川、那智不二越、愛普生以及川崎。可謂佔據了半壁江山。
人形機器人歷史悠久
除了在工業機器人領域獨佔鰲頭以外，日本的人形機器人在世界上也處於領先地位。自 1967 年起，日本早稻田大學「仿人機器人之父」加藤一郎教授，研發出橡膠人造肌肉機器人之後，日本人就在仿人機器人領域，孤獨地前行了半個世紀。
ASIMO
被認為是世界上最先進的人形機器人，Asimo 是本田公司研發的第 11 代機器人，2000 年 Asimo 首次亮相，那時可以直立行走的 Asimo 對科技界來說，已經是個不小的驚喜。2005 年，Asimo 做了一次更新，開啓了奔跑的技能，速度可達 6公里/小時。目前，最新一代的 Asimo 還能倒退走、單腳跳躍、雙腳跳躍，能同時與 3 人進行對話，並完成倒水、托盤等基本動作。
Pepper
2014 年 6 月，軟銀集團對外展示了人形機器人 Pepper，稱其為「全球首台具有人類感情的機器人」，Pepper 可綜合考慮周圍環境，並積極主動地作出反應。機器人配備了語音辨識技術、呈現優美姿態的關節技術，以及分析表情，和聲調的情緒辨識技術，可與人類進行交流。
Alter
Alter 是日本大阪大學和東京大學團隊，開發的仿生半身人形機器人，Alter 全身搭載了 42 個氣壓傳動裝置，其大腦則是一台「中樞模式發生器」(CPG)。
基於電子感測技術，Alter 擁有自己的神經中樞網路，可以模擬人腦的各種活動。這款機器人填補了從前的空缺，它帶領機器人向智慧化發展。未來，靠編程行動的機器人會被淘汰，而像 Alter 這樣可以根據「意志」自己控制手臂、頭部等部位動作的機器人，將成為主流。
基於電子感測技術，Alter 擁有自己的神經中樞網路，可以模擬人腦的各種活動。這款機器人填補了從前的空缺，它帶領機器人向智慧化發展。未來，靠編程行動的機器人會被淘汰，而像 Alter 這樣可以根據「意志」自己控制手臂、頭部等部位動作的機器人，將成為主流。
醫療服務機器人也不遜色
眾所皆知，日本是老齡化最嚴重的國家之一。日本人口老齡化導致人力資源的匱乏，自動化、智慧化成為了日本企業發展的重頭戲，產業機器人便孕育而生。同樣由於人口老齡化，醫療服務機器人市場也呈現井噴狀態。
HAL-5 —— 可穿戴機器人
HAL-5 被稱為機器人服裝，它是世界上首創的人機一體型系統。HAL 發展至今已經經歷了 5 代產品，它能按照人（即穿著者）的意志而動作的隨意制御功能，同時還具有機械性的自律制御功能，它使人的腦神經和筋骨系統與機器人，成為一個整體結構，並作為人體的一部分，發揮相應的功能。
手術支援機器人 —— iArmS
2015 年 4 月，日本電裝公司推出了，與信州大學及東京女子醫科大學共同開發的，自動追蹤型支撐臂「iArmS」。
iArmS 可以在靜止時，牢固支撐住醫生的手腕，在移動過程中，輕快地追蹤手腕的動作，從而減輕手腕的顫動和疲勞狀況。手腕的支撐部分配備力量感測器，可以掌握醫生的意圖，自動地在「Hold」和「Free」等動作模式間往返。
iArmS採用在任何位置，都能與胳膊重量保持平衡的設計，不使用馬達的構造，確保了安全性。
iArmS 可以在靜止時，牢固支撐住醫生的手腕，在移動過程中，輕快地追蹤手腕的動作，從而減輕手腕的顫動和疲勞狀況。手腕的支撐部分配備力量感測器，可以掌握醫生的意圖，自動地在「Hold」和「Free」等動作模式間往返。
iArmS採用在任何位置，都能與胳膊重量保持平衡的設計，不使用馬達的構造，確保了安全性。
「可穿著走動的椅子」—— archelis
日本企業 NITTO，為了穩定醫護人員的工作表現而開發。透過膝部和腳踝的角度固定，以及小腿和大腿部的大面積支撐，來承擔體重，即使長時間保持略微彎腰的姿勢，也不會給肌肉造成負擔，可以反複「行走、坐下」。由此可減輕醫生在手術過程中的肌肉疲勞，可長時間穩定地保持姿勢。
不論是在工業機器人，還是其他機器人領域，日本都擁有絕對優勢，而為了繼續保持優勢，日本在 2015 年發佈了「機器人新策略」，規劃了日本人機器人產業未來的發展。居安思危，走在前列但從未松懈，大概就是日本機器人產業，能夠幾十年來始終保持高速發展的原因，值得機器人行業學習。
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．人工智慧的發展，帶來的好處遠遠大於威脅
Charlie Munger, Bill Gates On Future Of Artificial Intelligence | CNBC
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近日來，發展火熱的人工智慧，使得越來越多的人在擔心人類會被取代，有人擔心，全副武裝的人為智慧機器人，可能會佔領世界，奴役人類 - 或者也許會把我們滅掉。
包括科技行業億萬富翁伊隆·馬斯克(Elon Musk)，和著名物理學家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)在內的這些人士表示，需要對人工智慧技術進行管理，以管理風險。
但微軟創始人 比爾·蓋茲和 Facebook 的馬克·扎克伯格不同意這種說法，認為技術不夠先進，這些擔憂是不現實的。
研究 AI 如何在機器人決策，無人駕駛飛機和自動駕駛車輛中工作的人，已經看到了它是多麼的有益。作為探索和解決問題的集體努力的一部分。
研究人員已經接受了，目的在保護公共安全的現有規則，法規和法律。進一步的侷限性，可能會降低 AI 系統的創新潛力。
雖然「人工智慧」這個術語可能讓人想起人類機器人的幻想影象，但大多數人以前都遇到過AI。
它可以幫助我們在購物時找到類似的產品，提供 電影和電視推薦， 並幫助我們 搜尋網站。它為學生寫作評分，提供個性化輔導，甚至辨識機場掃描器攜帶的物品。
在每一種情況下，AI 都使人類工作更容易。例如，AI 軟體可以用來規劃和執行，對作為科學實驗一部分的植物，或動物的領域的搜尋。但是即使人工智慧讓人們無法完成這項工作，它仍然將其行動的基礎，放在人的決定和目標上，關於在哪裡尋找和尋找什麼。
在這些和其他許多領域，如果使用得當，人工智慧貢獻的好處遠遠大於傷害。現在需要更多的規定。關於有害行為的民事和刑事責任，已經有了法律。例如，我們的無人機必須遵守 FAA 的規定，而無人駕駛 AI 必須遵守定期交通法規，在公共道路上行駛。
研究人員開發非常先進的人工智慧系統，完全可以在人為控制之外執行，似乎是合理的 。一個常見的思想實驗，涉及到一輛無人駕駛汽車，被迫作出決定， 是否衝向一個剛進入道路的小孩，或者轉向了一個護欄，傷害了汽車的乘客，甚至是另一輛汽車的乘客。
霍金等人擔心，超能力的 AI 系統不再侷限於，像控制自動駕駛汽車這樣的單一任務，可能會認為它不再需要人類。它甚至可能會考慮人類對地球的管理，人際衝突，盜竊，詐欺和頻繁的戰爭，並決定沒有人會讓世界變得更好。
人們每天都從 AI 獲益 - 但這僅僅是個開始。
智慧機器人也可以以其他方式幫助人類。他們可以執行重複的任務，比如處理感測器資料，人類的無聊可能會導致錯誤。它們可以限制人體，暴露於危險物質和危險情況下，比如當核反應堆去汙時，在人類不能去的地方工作。
一般來說，人工智慧機器人可以讓人們，有更多的時間去追求他們所定義的幸福，讓他們不必做其他的工作。智慧座艙在人機交互上的一個重要部分，就是車聯網功能。
．傳統製造業應該如何升級工業 4.0
Innovation: Moving to Industry 4.0
來源：
物聯網、大數據、雲計算等技術正在快速興起，並掀起了一輪資訊化革命浪潮。業內分析認為，未來十年，數位化和智慧自動化，給全球經濟帶來巨大的成長，而目前全球只有 10% 的製造企業，實現了數位化。
德國提出的工業 4.0，已經成為許多公司努力的方向，工業公司希望透過實體資訊系統的升級，來獲得最佳的營運效果。但是，並不能盲目追隨工業 4.0 就能成功，企業必需有一個清晰的願景。
首先應該對當前的狀態進行評估，例如企業存在哪些不足，主要原因是什麼？其次是對於價值驅動進行分析，即工業 4.0 能為周邊行業，或為企業帶來哪些價值提升。
評估企業的當前狀態
每一個時期都有著不同的形勢，市場和外部環境時刻在變化，對於生產企業來說，必需保證能跟上變化，才不會給淘汰。數位化轉型前，有必要對企業現狀進行分析評估，將複雜的問題簡單化，把機器學習引入自動化生產線，從而實現更高價值的提升。
通常製造業日常營運主要包括，當前的生產流程、系統、人員和資訊等，可以透過這些組成和同行企業比較，發現自己的優點和缺點，然後找出需要解決的問題，並針對性去建構數位化策略，讓新的部署能完全解決老舊的問題。
此外，還要透過收集關鍵績效指標，和報告等定性數據，把生產過程的問題都聯繫起來，並繪製出因果關係圖，分析效率低下的根本原因。
可以說，這是一個觀察與提問的過程，有助於確定項目下一階段的最佳方法，並保證轉型是可持續和有效的。
可以說，這是一個觀察與提問的過程，有助於確定項目下一階段的最佳方法，並保證轉型是可持續和有效的。
更重要的是，讓所有來自營運、生產、供應鏈和IT部門的人員能夠資訊交互，各個環節是緊密聯繫的，在供應鏈中，一切都是連接的，每個工人都能瞭解全面的情況，以至於知道如何配合，和做好自己的工作。
尋找轉型升級的驅動力
除了找出企業的本質問題以外，還要知道如何去改變，引入數字化方案，將能帶來哪些價值，普通企業如何升級，才能獲得最大的效益？因此，還要進行價值驅動因素的評估，知道如何利用正確的技術和變化，來解決根本問題。
企業要清楚當前和未來，驅動業務競爭力的因素是什麼？那些是關鍵業務驅動因素？例如準時交貨、品質保證和完善的客戶服務。了解市場的個性需求趨勢，要求企業能快速、高效、低成本地生產各種需求的產品，要能夠提供客製化服務等等。
此外，物聯網和感測器技術的進步，為產業轉型升級提供了良好的基礎，企業可以在產品裡，嵌入一個或者多個感測器，即時採訪產品的狀態數據，對產品進行一個全生命週期管理，利用採集的數據，可以發現產品的不足，然後反饋到設計和改進方案。
所以企業在升級到工業 4.0 過程中，不只是要考慮解決當前的問題，更重要的是能為企業創造更多的收益。透過物聯網、大數據分析等技術，構建增值服務，例如提供產品的後期診斷的維修等服務。
當所有流程和終端產品，都連接上網的時候，海量的數據，將能為客戶提供更多的可能，同時為客戶提供更全面的服務。290180606
當所有流程和終端產品，都連接上網的時候，海量的數據，將能為客戶提供更多的可能，同時為客戶提供更全面的服務。290180606
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．世界頂尖鋰電池研究團隊及其研究進展
Tesla's Quest for Better Batteries
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任何顏色車牌——都拍攝的清清楚楚！
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來源： 材料牛
電池技術，在可持續的清潔能源發展中，有著重要的作用。相比於傳統的鎳氫電池，鉛酸電池來說，鋰離子電池具有能量密度高，無記憶效應，環境污染小等特點，被廣泛應用在能量儲存與轉化的領域中。
如今鋰離子電池已經作為動力電池，在電動汽車如特斯拉中使用，具有極大的市場佔有率，預計 2020 年全球鋰離子電池市場規模，有望達到 4500 億元。
鋰離子電池最早由日本索尼公司，於 1990 年開發成功。傳統鋰離子電池的正極材料為鈷酸鋰（LiCoO2），負極材料為石墨（C），以酯類作為電解液的可充電式電池。該電池的電極反應式如下：
正極反應：放電時鋰離子嵌入，充電時鋰離子脫嵌。
充電時：LiCoO2 → Li1－xCoO2＋ xLi ＋＋ xe－
放電時：Li1－xCoO2 ＋ xLi ＋＋ xe－ → LiCoO2
負極反應：放電時鋰離子脫嵌，充電時鋰離子嵌入。
充電時：xLi ＋＋ xe－ ＋ C6 → LixC6
放電時：LixC6→ xLi ＋＋ xe－ ＋ C6
然而，鈷酸鋰材料的實際比容量，只有 150 mAh/g 左右，較低的容量限制了單體鋰離子電池的能量密度的提升，只 有 150 Wh/kg 左右。使用較低能量密度的鋰離子電池，作為汽車的動力電池時，使得電動汽車無法具有預期的行駛里程數。
比如特斯拉的最新電動汽車 Model X，其電池組就是由 7000 多節 18650 鋰離子電池組成，重量達一噸左右。沈重的電池組增大了汽車的自重，降低了汽車的行駛里程數，一次全充電後的行駛里程在 400 公里左右。因此，開發高能量密度的鋰離子電池顯得尤為重要。
目前，高能量密度鋰離子電池的研究，已經從起步階段轉向實質性發展。研究的領域主要集中在電池的正極材料，負極材料上。在正極方面主要研究富鋰正極材料，高鎳正極材料和硫正極材料。在負極方面研究主要集中在錫負極，矽負極和鋰金屬負極上。目前也有不少團隊致力於固態電解質的研究，主要是為瞭解決液態的電解液易燃問題，所帶來的安全隱憂。
此外在鋰金屬負極的研究中，引入並使用固態電解質，可以抑制鋰枝晶的生長。本文結合部分世界頂尖鋰電池研究團隊做簡單介紹，並對該行業的熱點研究方向進行闡述。
John B. Goodenough
Goodenough 教授於 1952 年在芝加哥大學取得博士學位。目前為美國德州大學奧斯汀分校機械工程系教授。Goodenough 教授是著名的固體物理學家，美國國家科學院院士，工程院院士，英國皇家化學學會外籍院士。
他也是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰等鋰離子電池正極材料的發明人，也是鋰離子電池科學基礎的奠基人之一，被業界稱為「鋰電之父」。Goodenough 教授已發表期刊論文 700 逾篇，發表論文累計引用 46500 餘次。
近年來，Goodenough 教授繼續在所深愛的鋰離子電池，鈉離子電池領域展開深入的研究。同時也將自己的研究領域，拓展到鋰離子電池的固態電解質研究中。近日 Goodenough 教授又在 Journal of American Chemistry Society 上發表了固態電解質的研究論文（10.1021/jacs.8b03106）。
Goodenough 教授認為石榴石型的固態電解質，在室溫下具有很高的電導率，是適合鋰金屬電池使用的固態電解質的理想材料。該項研究利用了一種新策略，改善石榴石 LLTO（Li7La3Zr2O12）的介面，從而顯著降低了鋰金屬與石榴石介面的阻抗，抑制了枝晶的形成。
因此降低了組裝的Li/Garnet/LiFePO4 和Li-S 全固態電池的過電勢，提高了庫倫效率以及循環穩定性，具有廣泛的應用前景。透過使用固態電解質，鋰金屬電池和鋰硫電池的枝晶問題，將得到解決，使用高比容量的鋰金屬作為負極，將會在未來有長足的發展和應用。
Peter G. Bruce
Bruce教授是英國牛津大材料系教授，皇家科學院院士，工程院院士，英國皇家化學學會外籍院士，已發表期刊論文 400 逾篇，發表論文累計引用 55100 餘次，H 因子為 97。
Bruce 教授團隊的研究方向，主要集中在鋰空氣電池，鋰離子電池，鈉離子電池等方向。在鋰離子電池正極材料方面，Bruce 教授的研究領域，主要涉及 LINixMn1- xO2， xLi2MnO3?（1－x）LiMO2 ，以及 Li2FeSiO4 等高容量的正極材料的研發，以及其反應機理的研究。
近日，Bruce 教授在鈉離子電池的正極材料研究中，又取得巨大的突破，並發表在 Nature 子刊上。（Nature Chem.， 2018， 10， 288–295） 文章報導了一種 P2 型的 Na2/3［Mg0.28Mn0.72］O2 層狀鈉離子電池正極材料，具有近 170 mAh/g 的高比容量和近 2.75V 的放電電壓。而這高的容量，來自於該材料的穩定結構，以及氧元素的氧化還原。
在鈉離子脫出時，低含量的鈉，促進了 O2 結構的氧化層的形成。此外氧在充放電過程中，存在氧化還原反應，又額外貢獻了容量。同時 Mg2＋ 的引入，又抑制了氧的損失。
這項工作對鋰電和鈉電正極材料中，氧的氧化還原所提供額外容量的現象，又提供了進一步的認識，此外也提供了從結構，和組分上來設計材料，透過抑制氧的流失，來實現高容量的正極材料的新路徑。
Clare P. Grey
Clare P. Grey 於 1991 年在牛津大學獲得博士學位。目前是劍橋大學化學系教授，英國皇家學會院士，紐約州立大學石溪分校兼職教授。Clare P. Grey 已在國際一流刊物上，發表期刊論文 300 逾篇，發表論文累計引用 23600 餘次，H 因子為 78。目前Grey 教授是 Journal of American Chemical Society， Joule， Accounts of Chemical Research 等國際著名期刊的編委。
Grey教授團隊的主要研究工作，集中在以下幾個方向：鋰離子電池技術、鈉離子電池技術、新型鋰空氣電池、鎂離子電池，和固態電解質等前瞻科研領域。近年來，Grey 教授在鋰離子電池正極材料方面，結合自身以及先進的表徵技術的優勢，在材料的表徵及模擬方面，開展了諸多研究。
圖三展示了 Grey 教授在研究尖晶石結構的，鋰過渡金屬氧化物的最新成果（Chem. Mater. 2018， 30， 817?829）。文章在研究 LiTixMn2－xO4 （0．2≦x≦1．5） 材料時，利用 NMR 等表徵技術，結合 DFT 理論計算，研究了不同 Ti 摻雜對 LTMO 結構的影響。
透過研究發現 Ti 摻雜的存在，使得材料的結構，隨著 Ti 含量的變化而發生變化。在 X＝0.2 時，LTMO 中的 Ti4＋和 Mn3＋/4＋ 呈隨機分布；在 X＝0.4 時，則具有富含 Ti4＋ 和Mn4＋ 的不均勻晶格；在 X＝0.6和0.8時，會形成單相固溶體；而在 X＝1 時則呈現 Li－Mn2＋ 四面體，和 Li－Mn3＋/4＋ －Ti八面體構型的組合。這項工作也為研究其他電池電極材料的結構變化，提供了參考依據。
崔屹
崔屹教授於 2002 年，於哈佛大學獲得博士學位，目前是史丹佛大學材料科學與工程系教授。崔屹教授已在國際一流雜誌上，發表論文 700 逾篇，並在國際頂刊 Nature 和 Science，及其子刊上，發表文章共計 88 篇，已發表論文累計引用 116300 餘次，H 因子 160。目前是國際知名期刊 Nano letter 的副主編，及 ACS applied energy material 等雜誌的編委。
崔屹教授團隊的科研，主要集中在鋰離子電池矽負極上，在矽負極領域，取得了諸多傑出的成果。同時，近年來也在鋰金屬負極方面，以及鋰硫電池上，取得了諸多優異成果。尤其是近三年來，在鋰金屬負極的研究方面，取得了突破性進展，並在Science、 Nature Nanotechnology、 Nature Energy等國際頂級雜誌上，相繼發表諸多文章。
圖四展示了崔屹教授最新研究的，大尺寸矽鋰合金－石墨烯柔性電極（Nature Nanotech．， 2017， 12， 993–999 ）該電極由活性的鋰矽合金奈米顆粒組成，並由大尺寸石墨烯層均勻地包覆起來，具有良好的空氣穩定性。
這種結構，有效地抑制了矽合金化，所帶來的體積膨脹效應，並抑制了鋰枝晶的生長，使得電極表現出極好的循環穩定性，以及高達 500 Wh kg－1 的能量密度。
研發的矽鋰合金負極，有望與硫正極配對，組成高能量密度的硫－矽鋰合金電池並廣泛應用。
圖四， 矽鋰合金－石墨烯柔性電極的電化學性能。（Nature Nanotech．， 2017， 12， 993–999）
Linda F. Nazar
Linda Nazar 教授，於 1984 年在多倫多大學取得博士學位。目前是加拿大滑鐵盧大學化學系教授，加拿大國家首席科學家，加拿大皇家科學院院士。
Nazar 教授已在國際知名雜誌上，發表論文 300 逾篇，已發表論文累計引用 34600 餘次，H 因子為 89。目前是國際知名期刊Energy ＆ Environment Science， ACS Central Science 等雜誌的編委。
Nazar教授的研究方向，專長於鋰硫電池和鋰空氣電池領域，她被尊稱為「鋰硫電池的女王」。近年來該團隊的研究方向，同時拓展到鋰負極保護，和無機固態電解質方面，並取得突破性進展。圖五展示了最近 Nazar 教授在鋰金屬負極保護方面的新策略。（Joule， 2017， 1， 871－886）該工作利用電解液中添加的 P2S5 在鋰金屬原位生成微米級的、具有高離子電導率的、穩定性好的固體電解液介面（SEI）。
該方法形成的 SEI 緊密貼合在鋰金屬表面，在鋰金屬往復地沈積拔出過程中，仍保持穩定，從而實現長循環壽命的鋰金屬負極。此外，生成的 SEI 與電極緊密接觸，並抑制了鋰金屬與電解液的進一步反應，同時抑制了枝晶的形成。
在與 Li4Ti5O12 正極材料配對時，全電池在 5C 的大電流下，實現了超過四百圈的循環穩定性。
圖五， SEI 形成過程圖，離子／電子轉移過程圖以及離子濃度，電場強度，電勢變化曲線圖。（Joule， 2017， 1， 871－886）
小結
結合目前的國際研究動態來看，傳統的鋰離子電池材料的研究，已基本完善並實現產業化。熱點研究的矽負極，錫負極以及其他正極材料，也從起步階段轉向應用化的階段，目前的研究論文，也更多的關注在材料的載量，循環壽命以及實用性上。目前國際上鋰離子電池的研究重點，主要集中在鋰金屬負極，和全固態電解質的研發上。
透過開發合適的鋰金屬保護手段，來應用鋰金屬負極，以及透過使用全固態電解質，來解決電池的其他問題（如電池的安全問題，鋰硫電池中多硫化物的溶解問題等等），將是未來的研究和發展方向。
而商業的鋰離子電池，也從傳統的鈷酸鋰正極，和石墨負極向三元正極和硅碳負極轉變，預計能量密度可達到 300 Wh/kg。後期隨著矽負極的發展，高鎳正極和矽負極的電池，將會逐漸出現應用，並可實現能量密度 400 Wh/kg。
預計 2030 年時，隨著鋰金屬保護，和固態電解質技術的迅速發展，長循環壽命的鋰硫電池，將會投入鋰電市場，並達到 500 Wh/kg 的能量密度。高能量密度的鋰離子電池的發展，將會顯著改變目前能量儲存的體系，並極大地提高了電化學儲能設備的儲存能力。