Recientemente, investigadores chinos han superado los cuellos de botella de densidad energética y rendimiento de las baterías convencionales de iones de litio, desarrollando celdas de bolsa con una densidad energética superior a 600 vatios-hora/kg y baterías modulares con una capacidad de 480 vatios-hora/kg. Estos indicadores de rendimiento mejoran directamente la densidad energética y la vida útil de las baterías de iones de litio existentes en 2-3 veces.

Con el rápido desarrollo de campos emergentes como el transporte eléctrico, la economía de baja altitud, la electrónica de consumo y los robots humanoides, la demanda de baterías recargables de alta energía y larga duración se está volviendo cada vez más urgente. La densidad energética es una métrica central de las baterías, y cómo almacenar más energía mientras se reduce el peso y el tamaño es un desafío técnico que investigadores de todo el mundo están esforzándose por superar.

Las baterías de litio metal, con una densidad energética teórica significativamente mayor que la de las baterías convencionales de iones de litio, se consideran una tecnología de baterías de próxima generación que puede abordar los cuellos de botella de rendimiento y la vida útil de las baterías existentes. Sin embargo, los diseños actuales de electrolitos tienen dificultades para satisfacer simultáneamente los requisitos de mayor salida de energía de la batería y vida útil de ciclo.

Tras años de investigación innovadora y avances técnicos, un equipo de investigación de la Universidad de Tianjin y sus colaboradores han sido pioneros en un concepto de diseño "deslocalizado" para electrolitos de baterías de litio metal de alta energía. Este concepto rompe la dependencia del diseño tradicional de electrolitos de una estructura de solvatación dominante, logrando tanto una mayor densidad energética como un rendimiento general mejorado. Los resultados de la investigación se publicaron en la revista académica internacional Nature el 13 de agosto.

Hu Wenbin, profesor de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Tianjin y líder del equipo, explicó que, gracias a esta innovación, el equipo de investigación logró los objetivos de rendimiento de la batería de alta densidad energética "Battery600" y alcanzó con éxito la escalabilidad del paquete de baterías de alta densidad energética "Pack480," sentando una base importante para la futura aplicación de las baterías de litio metal. Además, la tecnología también muestra una excelente estabilidad de ciclo y seguridad.

Actualmente, aprovechando plataformas nacionales como la Plataforma Nacional de Innovación para la Integración Industria-Educación de Tecnología de Almacenamiento de Energía de la Universidad de Tianjin y el Laboratorio Nacional Clave de Materiales Funcionales de Metales Preciosos, el equipo está promoviendo activamente la transformación técnica y la verificación de aplicación de estos resultados. Ya han establecido una línea piloto de producción para baterías de litio metal de alta energía, que se han aplicado con éxito a tres modelos de vehículos aéreos no tripulados totalmente eléctricos en miniatura en mi país, aumentando el tiempo de vuelo en 2.8 veces en comparación con las baterías existentes.

Se informa que el equipo domina actualmente las tecnologías centrales de toda la cadena de baterías de litio de alta energía, es decir, "materials-electrolyte-electrode-battery". Todas las materias primas y tecnologías clave son controlables de forma independiente, y el equipo tiene la capacidad de producir en masa con alta consistencia. Se espera que entre en plena producción en la segunda mitad de este año.