Récemment, des chercheurs chinois ont surmonté les limites de densité énergétique et de performances des batteries lithium-ion conventionnelles, en développant des cellules souples dotées d'une densité énergétique supérieure à 600 watt-heures/kg ainsi que des batteries de modules offrant une capacité de 480 watt-heures/kg. Ces indicateurs de performance améliorent directement de 2 à 3 fois la densité énergétique et l'autonomie des batteries lithium-ion existantes.

Avec le développement rapide de domaines émergents tels que le transport électrique, l'économie des basses altitudes, 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 le stockage d'une plus grande quantité d'énergie tout en réduisant le poids et l'encombrement constitue un défi technique que les chercheurs du monde entier s'efforcent de relever.

Les batteries au lithium métal, dont la densité énergétique théorique est nettement supérieure à celle des batteries lithium-ion conventionnelles, sont considérées comme une technologie de batterie de nouvelle génération susceptible de résoudre les limites de performance et d'autonomie des batteries existantes. Toutefois, les conceptions actuelles d'électrolytes peinent à répondre simultanément aux exigences d'amélioration de la puissance énergétique et de la durée de vie en cycle des batteries.

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

Hu Wenbin, professeur à l'École des sciences et de l'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 l'évolutivité du pack de batteries à haute densité énergétique « Pack480 », jetant ainsi des bases importantes pour la future application des batteries au lithium métal. En outre, cette technologie présente également une excellente stabilité en cycle et une grande sécurité.

Actuellement, en s'appuyant sur des plateformes nationales telles que la Plateforme d'innovation pour l'intégration industrie-éducation en technologie de stockage d'énergie de l'Université de Tianjin et le Laboratoire national clé des matériaux fonctionnels à base de métaux précieux, l'équipe promeut activement la transformation technologique et la validation des applications de ces résultats. Elle a déjà mis en place une ligne de production pilote de batteries au lithium métal à haute énergie, qui ont été appliquées avec succès à trois modèles de drones miniatures entièrement électriques sans pilote en Chine, augmentant le temps de vol de 2.8 fois par rapport aux batteries existantes.

Il est rapporté que l'équipe maîtrise actuellement les technologies clés de l'ensemble de la chaîne des batteries au lithium à haute énergie, à savoir « matériaux-électrolyte-électrode-batterie ». Toutes les matières premières et technologies clés sont contrôlables de manière indépendante, et l'équipe dispose de la capacité de produire en masse avec une grande constance. Une mise en production complète est prévue au second semestre de cette année.