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Recentemente, i ricercatori cinesi hanno superato i colli di bottiglia della densità energetica e delle prestazioni delle batterie agli ioni di litio convenzionali, sviluppando celle pouch con una densità energetica superiore a 600 watt-hours/kg e batterie modulari con una capacità di 480 watt-hours/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 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 un parametro fondamentale delle batterie, e come immagazzinare più energia riducendo al contempo 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 nuova generazione in grado di affrontare i colli di bottiglia delle prestazioni e della durata delle batterie esistenti. Tuttavia, gli attuali progetti degli elettroliti faticano a soddisfare simultaneamente i requisiti per il miglioramento dell'energia erogata dalla batteria e della durata del ciclo.

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

Hu Wenbin, professore presso la School of Materials Science and Engineering della Tianjin University e responsabile 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 realizzato con successo la scalabilità del pacco batteria ad alta densità energetica "Pack480," ponendo una base importante per la futura applicazione delle batterie al litio metallico. Inoltre, la tecnologia mostra anche un'eccellente stabilità ciclica e sicurezza.

Attualmente, facendo leva su 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 istituito una linea pilota di produzione per batterie al litio metallico ad alta energia, che sono state applicate con successo a tre modelli di piccoli veicoli aerei senza pilota completamente elettrici nel mio paese, aumentando il tempo di volo di 2.8 volte rispetto alle batterie esistenti.

Secondo quanto riferito, il team ha attualmente padroneggiato le tecnologie chiave dell'intera catena delle batterie al litio ad alta energia, vale a dire "materials-electrolyte-electrode-battery". Tutte le materie prime e le tecnologie chiave sono controllabili in modo indipendente, e il team ha la capacità di produrre in massa con elevata uniformità. Si prevede che la produzione completa inizierà nella seconda metà di quest'anno.