Récemment, des chercheurs chinois ont franchi les goulots d'étranglement de la densité énergétique et des performances des batteries lithium-ion conventionnelles, en développant des cellules souples d'une densité énergétique supérieure à 600 watt-hours/kg et des batteries modules d'une capacité de 480 watt-hours/kg. Ces indicateurs de performance améliorent directement la densité énergétique et l'autonomie des batteries lithium-ion existantes de 2-3 times.

Avec le développement rapide de domaines émergents tels que le transport électrique, l'économie de basse altitude, l'électronique grand public et les robots humanoïdes, la demande en batteries rechargeables à haute énergie et à longue durée de vie devient de plus en plus urgente. La densité énergétique est un indicateur clé des batteries, et la façon de stocker davantage d'énergie tout en réduisant le poids et la taille constitue un défi technique que les chercheurs du monde entier s'efforcent de relever.

Les batteries lithium-métal, dont la densité énergétique théorique est nettement plus élevée que celle des batteries lithium-ion conventionnelles, sont considérées comme une technologie de batterie de nouvelle génération capable de résoudre les goulots d'étranglement de performance et d'autonomie des batteries existantes. Cependant, les conceptions actuelles d'électrolytes peinent à répondre simultanément aux exigences d'amélioration de la production d'énergie de la batterie et de la durée de vie en cycle.

Après des années de recherche innovante et de percées techniques, une équipe de recherche de l'Université de Tianjin et ses collaborateurs ont été les pionniers d'un concept de conception « délocalisé » pour les électrolytes de batteries lithium-métal à haute énergie. Ce concept rompt avec la dépendance de la conception traditionnelle des électrolytes à une structure de solvatation dominante, permettant à la fois d'améliorer la densité énergétique et les performances globales. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue académique internationale Nature le 13 août.

Hu Wenbin, professeur à l'École de science et d'ingénierie des matériaux de l'Université de Tianjin et chef de l'équipe, a expliqué que grâce à cette innovation, l'équipe de recherche a atteint les objectifs de performance de la batterie à haute densité énergétique « Battery600 » et a réussi à assurer la mise à l'échelle du pack de batteries à haute densité énergétique « Pack480 », posant ainsi une base importante pour l'application future des batteries lithium-métal. En outre, cette technologie présente également une excellente stabilité cyclique et une grande sécurité.

Actuellement, en s'appuyant sur des plateformes nationales telles que la plateforme d'innovation d'intégration industrie-enseignement de la technologie nationale de stockage d'énergie de l'Université de Tianjin et le laboratoire national clé des matériaux fonctionnels en métaux précieux, l'équipe promeut activement la transformation technique et la vérification d'application de ces résultats. Elle a déjà mis en place une ligne pilote de production de batteries lithium-métal à haute énergie, qui a été appliquée avec succès à trois modèles de petits drones entièrement électriques dans mon pays, augmentant le temps de vol de 2.8 times par rapport aux batteries existantes.

Il est rapporté que l'équipe maîtrise actuellement les technologies de base de toute la chaîne des batteries lithium à haute énergie, à savoir « matériaux-électrolyte-électrode-batterie ». Toutes les matières premières et les technologies clés sont indépendamment contrôlables, et l'équipe a la capacité de produire en masse avec une grande cohérence. Il est prévu que la production soit entièrement mise en service au second semestre de cette année.