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

Recentemente, ricercatori cinesi hanno superato i limiti di densità energetica e prestazioni delle batterie convenzionali agli ioni di litio, sviluppando celle pouch con una densità energetica superiore a 600 wattora/kg e batterie modulari con una capacità di 480 wattora/kg. Questi indicatori prestazionali 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 quali la mobilità elettrica, l'economia a bassa quota, l'elettronica di consumo e i robot umanoidi, la domanda di batterie ricaricabili ad alta densità energetica e lunga durata sta diventando sempre più urgente. La densità energetica è un parametro fondamentale delle batterie e riuscire a immagazzinare una maggiore quantità di energia riducendo al contempo peso e dimensioni rappresenta una sfida tecnica che i ricercatori di tutto il mondo si impegnano a superare.

Le batterie al litio metallico, caratterizzate da una densità energetica teorica significativamente superiore rispetto alle convenzionali batterie agli ioni di litio, sono considerate una tecnologia di batterie di prossima generazione in grado di affrontare i limiti prestazionali e di durata delle batterie esistenti. Tuttavia, gli attuali sistemi di elettroliti non riescono a soddisfare contemporaneamente i requisiti di aumento dell'energia erogata dalla batteria e della durata del ciclo di vita.

Dopo anni di ricerca innovativa e di progressi tecnologici, un team di ricerca dell'Università di Tianjin e i suoi collaboratori hanno introdotto per primi un concetto di progettazione «delocalizzata» per gli elettroliti delle batterie al litio metallico ad alta energia. Questo concetto supera la dipendenza della progettazione tradizionale degli elettroliti da una struttura di solvatazione dominante, consentendo di migliorare sia la densità energetica sia le prestazioni complessive. I risultati della ricerca sono stati pubblicati il 13 agosto sulla rivista accademica internazionale Nature.

Hu Wenbin, professore presso la Scuola di Scienza e Ingegneria dei Materiali dell'Università di Tianjin 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 portato con successo alla scalabilità il pacco batterie ad alta densità energetica «Pack480», ponendo importanti basi per la futura applicazione delle batterie al litio metallico. Inoltre, la tecnologia presenta anche un'eccellente stabilità ciclica e sicurezza.

Attualmente, facendo leva su piattaforme nazionali quali la Piattaforma nazionale per l'innovazione dell'integrazione tra industria e istruzione della tecnologia di stoccaggio dell'energia dell'Università di Tianjin e il Laboratorio nazionale chiave per i materiali funzionali dei metalli preziosi, il team sta promuovendo attivamente la trasformazione tecnologica e la verifica applicativa di questi risultati. È già stata istituita una linea pilota per la produzione di batterie al litio metallico ad alta energia, che sono state applicate con successo a tre modelli di veicoli aerei senza pilota miniaturizzati completamente elettrici nel nostro Paese, aumentando il tempo di volo di 2,8 volte rispetto alle batterie esistenti.

Secondo quanto riferito, il team ha attualmente acquisito le tecnologie fondamentali dell'intera catena delle batterie al litio ad alta energia, ossia «materiali-elettrolita-elettrodo-batteria». Tutte le materie prime e le tecnologie chiave sono autonomamente controllabili e il team dispone della capacità di produzione di massa con elevata uniformità. Si prevede che la produzione sarà avviata a pieno regime nella seconda metà di quest'anno.