Recientemente, investigadores chinos han superado los cuellos de botella en densidad energética y rendimiento de las baterías de iones de litio convencionales, desarrollando celdas tipo pouch con una densidad energética superior a 600 vatios-hora/kg y módulos de batería con una capacidad de 480 vatios-hora/kg. Estos indicadores de rendimiento mejoran directamente la densidad energética y la autonomía 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 vida útil es cada vez más urgente. La densidad energética es una métrica fundamental de las baterías, y cómo almacenar más energía reduciendo al mismo tiempo el peso y el tamaño es un desafío técnico que los investigadores de todo el mundo se esfuerzan por superar.

Las baterías de litio metálico, con una densidad energética teórica significativamente superior a la de las baterías de iones de litio convencionales, se consideran una tecnología de baterías de próxima generación capaz de abordar los cuellos de botella de rendimiento y la autonomía de las baterías existentes. Sin embargo, los diseños actuales de electrolitos tienen dificultades para cumplir simultáneamente los requisitos de mejora de la salida energética y la vida útil de ciclo de la batería.

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 metálico 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 mejor rendimiento general. 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, mediante esta innovación, el equipo de investigación alcanzó los objetivos de rendimiento de la batería de alta densidad energética "Battery600" y logró 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 metálico. 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 en 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 hallazgos. Ya han establecido una línea de producción piloto para baterías de litio metálico de alta energía, que se han aplicado con éxito a tres modelos de vehículos aéreos no tripulados miniatura totalmente eléctricos en China, 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, concretamente "materiales-electrolito-electrodo-batería". Todas las materias primas y tecnologías clave son controlables de forma independiente, y el equipo tiene la capacidad de realizar producción en masa con alta consistencia. Se espera que entre plenamente en producción en la segunda mitad de este año.