Gli scienziati cinesi hanno aumentato la densità energetica e la durata della batteria delle batterie al litio di 2-3 volte.

Recentemente, ricercatori cinesi hanno superato i colli di bottiglia di densità energetica e prestazioni delle convenzionali batterie agli ioni di litio, sviluppando celle soft-pack con una densità energetica superiore a 600 watt-ora/kg e batterie modulari con una capacità di 480 watt-ora/kg. Questi indicatori di prestazione migliorano direttamente di 2-3 volte la densità energetica e la durata delle batterie agli ioni di litio esistenti.

Con il rapido sviluppo di settori emergenti come i trasporti elettrici, 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 un parametro 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 a quella delle batterie convenzionali agli ioni di litio, sono considerate una tecnologia di batterie di nuova generazione in grado di risolvere i colli di bottiglia prestazionali e di autonomia delle batterie esistenti. Tuttavia, gli attuali progetti di elettroliti faticano a soddisfare simultaneamente i requisiti di un maggiore output energetico della batteria e di una maggiore durata ciclica.

Dopo anni di ricerca innovativa e di progressi tecnici, un team di ricerca dell’Università di Tianjin e dei suoi collaboratori ha ideato un concetto di progettazione "delocalizzato" per gli elettroliti delle batterie al litio metallico ad alta energia. Questo concetto supera la tradizionale dipendenza della progettazione degli elettroliti da una struttura di solvatazione dominante, ottenendo sia una maggiore densità energetica sia prestazioni complessive migliori. 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 leader del team, ha spiegato che, grazie a questa innovazione, il team di ricerca ha raggiunto gli obiettivi prestazionali della batteria ad alta densità energetica "Battery600" e ha ottenuto con successo la scalabilità del 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 Tianjin University National Energy Storage Technology Industry-Education Integration Innovation Platform e il National Key Laboratory of Precious Metal Functional Materials, il team sta promuovendo attivamente la trasformazione tecnica e la verifica applicativa di questi risultati. Ha 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 piccoli droni interamente elettrici nel nostro Paese, aumentando il tempo di volo di 2,8 volte rispetto alle batterie esistenti.

Si apprende che il team ha attualmente padroneggiato le tecnologie chiave dell’intera catena delle batterie al litio ad alta energia, ossia "materials-electrolyte-electrode-battery". Tutte le materie prime e le tecnologie chiave sono autonomamente controllabili e il team ha la capacità di produrre in serie con elevata consistenza. Si prevede che entrerà pienamente in produzione nella seconda metà di quest’anno.