EMPA 的實驗室負(fù)責(zé)人 Corsin Battaglia 強(qiáng)調(diào)：“世界亟需新型能源存儲技術(shù)，但發(fā)展全新的電池概念、探討其潛能十分耗時，EMPA 希望能加速這個過程，Aurora 機(jī)器人平臺應(yīng)運而生，它將接管實驗室電池的全自動化研發(fā)過程，并在未來全面實現(xiàn)電池自主材料的選擇、組裝與分析等過程。”Aurora 平臺通過將多個模塊組合，形成自動化的閉環(huán)序列，擴(kuò)展實驗室自動化，使實驗人員從重復(fù)性任務(wù)中解放出來，為創(chuàng)造性任務(wù)提供更多時間。

Aurora 電池機(jī)器人集成于氬氣手套箱中，每批次可組裝 32 個紐扣電池，并配有單獨的預(yù)制電極組。陽極/陰極容量平衡對于電池循環(huán)穩(wěn)定性至關(guān)重要， Aurora 平臺實現(xiàn)了全自動化稱量過程，使其精度可達(dá)到 0.01 mg。Aurora 平臺可用多達(dá) 8 種不同的液體成分配制多達(dá) 32 種不同的液體電解質(zhì)，使用 Chemspeed 的頂置式稱重加樣技術(shù)，以 1 mg 的精度對高粘度液體進(jìn)行質(zhì)量分配，避免容易出錯的基于密度和體積的分配過程。

然后，電池組在 128 通道恒電位儀上進(jìn)行性能測試，該恒電位儀與 Aurora 項目中開發(fā)的開源 Python 包連接。對于具有國際競爭力的電池研發(fā)，創(chuàng)新過程中耗時且容易出錯的步驟實現(xiàn)了自動化，這不僅能快速測試科學(xué)假設(shè)和驗證物理模型，更能減少了人為錯誤、提高可重復(fù)性。

實現(xiàn)了全自動化后，數(shù)字化戰(zhàn)略才是研發(fā)技術(shù)發(fā)展的重中之重。EMPA 的研究員 Enea Svaluto-Ferro 正在“培訓(xùn)”Aurora，他表示：“當(dāng)機(jī)器人以恒定的精度稱重、計量和組裝各個電池組件，精確地啟動和完成充電周期并執(zhí)行其他重復(fù)步驟時，研究人員可以使用生成的數(shù)據(jù)來推動創(chuàng)新過程向前發(fā)展。”

Empa 研究員 Enea Svaluto-Ferro 與電池機(jī)器人 Aurora 合作；未來新電池的開發(fā)時間應(yīng)該會大大縮短

圖片來源：Empa

此外，Aurora 平臺與開源的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) AiiDA 連結(jié)，是第一個與現(xiàn)有 AiiDA 系統(tǒng)耦合聯(lián)用的機(jī)器人平臺，數(shù)據(jù)最終將傳輸至蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院正在開發(fā)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) openBIS，對于電池研究來說，這意味著研發(fā)人員可以有效地監(jiān)控和評估電池開發(fā)和制造過程中的眾多流程步驟，并且可以隨時追溯數(shù)據(jù)來源。

EMPA 的實驗室負(fù)責(zé)人 Corsin Battaglia 表示：“這將使創(chuàng)新進(jìn)程進(jìn)一步加速，并為工業(yè) 4.0 提供研發(fā)領(lǐng)域全面的數(shù)字化戰(zhàn)略。”Aurora 現(xiàn)已成為歐洲研究計劃 Battery 2030+ 的一部分，并獲得了歐盟超過 1.5 億歐元的資助；同時被納入蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH）董事會“開放研究數(shù)據(jù)”（Open Research Data）計劃的一環(huán)，由此促進(jìn)研發(fā)數(shù)據(jù)的數(shù)字化及數(shù)據(jù)共享。

由于 Aurora 平臺可以獨立于材料、電池化學(xué)和發(fā)電而使用，因此它不僅可以用于改進(jìn)鋰離子電池，還可以在未來開發(fā)替代鈉離子電池或具有自修復(fù)機(jī)制的電池，“Aurora平臺與化學(xué)無相關(guān)（chemistry-agnostic），因此可以將實驗室的原型（例如鹽水電池或固態(tài)電池）更高效、更快速地推向市場。” Corsin Battaglia 說道。

Aurora在保護(hù)性氣氛下運行：在手套箱中，Benjamin Kunz 和 Enea Svaluto-Ferro（右）控制工藝步驟。

圖片來源：Empa