Recentemente, i ricercatori cinesi hanno superato i limiti di densità energetica e prestazioni delle batterie agli ioni di litio convenzionali, sviluppando celle in formato flessibile con una densità energetica superiore a 600 wattora/kg e moduli batteria con una capacità di 480 wattora/kg. Questi indicatori di prestazione migliorano direttamente la densità energetica e l'autonomia delle batterie agli ioni di litio esistenti di 2-3 volte.

Con il rapido sviluppo di settori emergenti come il trasporto elettrico, l'economia a bassa quota, l'elettronica di consumo e i robot umanoidi, la domanda di batterie ricaricabili ad alta energia e lunga durata sta diventando sempre più urgente. La densità energetica è una metrica fondamentale delle batterie, e come immagazzinare più energia riducendo peso e dimensioni è una sfida tecnica che i ricercatori di tutto il mondo stanno cercando di superare.

Le batterie al litio metallico, con una densità energetica teorica significativamente superiore rispetto alle batterie agli ioni di litio convenzionali, sono considerate una tecnologia di batteria di prossima generazione in grado di affrontare i limiti prestazionali e l'autonomia delle batterie attuali. Tuttavia, gli attuali progetti di elettroliti faticano a soddisfare contemporaneamente i requisiti per migliorare l'energia erogata e la durata del ciclo delle batterie.

Dopo anni di ricerca innovativa e progressi tecnici, un team di ricerca dell'Università di Tianjin e i suoi collaboratori hanno introdotto un concetto di progettazione "delocalizzato" per gli elettroliti delle batterie al litio metallico ad alta energia. Questo concetto rompe la dipendenza del tradizionale design degli elettroliti da una struttura di solvatazione dominante, ottenendo sia un miglioramento della densità energetica che delle prestazioni complessive. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista accademica internazionale Nature il 13 agosto.

Hu Wenbin, professore presso la Scuola di Scienza e Ingegneria dei Materiali dell'Università di Tianjin e capo del team, ha spiegato che attraverso questa innovazione il team di ricerca ha raggiunto gli obiettivi prestazionali per la batteria ad alta densità energetica "Battery600" e ha ottenuto con successo la scalabilità per il pacco batteria ad alta densità energetica "Pack480", gettando un'importante base per la futura applicazione delle batterie al litio metallico. Inoltre, la tecnologia mostra anche un'eccellente stabilità ciclica e sicurezza.

Attualmente, sfruttando piattaforme nazionali come la Piattaforma di Innovazione Integrata Industria-Istruzione per le Tecnologie di Accumulo di Energia dell'Università di Tianjin e il Laboratorio Nazionale Chiave per i Materiali Funzionali dei Metalli Preziosi, il team sta promuovendo attivamente la trasformazione tecnica e la verifica applicativa di questi risultati. Hanno già stabilito una linea di produzione pilota per batterie al litio metallico ad alta energia, che sono state applicate con successo a tre modelli di veicoli aerei senza equipaggio completamente elettrici in miniatura nel nostro paese, aumentando il tempo di volo di 2,8 volte rispetto alle batterie esistenti.

Si dice che il team abbia attualmente padroneggiato le tecnologie chiave dell'intera catena delle batterie al litio ad alta energia, ovvero "materiali-elettrolita-elettrodo-batteria". Tutte le materie prime e le tecnologie chiave sono controllate in modo indipendente, e il team ha la capacità di produrre in massa con elevata coerenza. Si prevede che la produzione completa inizierà nel secondo semestre di quest'anno.