Récemment, des chercheurs chinois ont surmonté les goulots d’étranglement liés à la densité énergétique et aux performances des batteries lithium-ion conventionnelles, en développant des cellules souples avec une densité énergétique dépassant 600 watt-heures/kg et des batteries modulaires avec une capacité de 480 watt-heures/kg. Ces indicateurs de performance améliorent directement de 2-3 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 de basse altitude, l’électronique grand public et les robots humanoïdes, la demande de batteries rechargeables à haute énergie et longue durée de vie devient de plus en plus urgente. La densité énergétique est un indicateur central des batteries, et la manière 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 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 capable de résoudre les goulots d’étranglement liés aux performances et à l’autonomie des batteries existantes. Cependant, les conceptions actuelles d’électrolytes peinent à satisfaire simultanément les exigences d’amélioration de la production d’énergie des batteries et de la durée de vie en cyclage.

Après des années de recherches innovantes et de percées techniques, une équipe de recherche de l’Université de Tianjin et ses collaborateurs ont lancé un concept de conception "délocalisé" 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 la recherche ont été publiés dans la revue académique internationale Nature le 13 août.

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," posant ainsi une base importante pour l’application future des batteries au lithium métal. En outre, cette technologie présente également une excellente stabilité en cyclage et une grande sécurité.

Actuellement, en s’appuyant sur des plateformes nationales telles que la Plateforme nationale d’innovation pour l’intégration industrie-éducation des technologies de stockage d’énergie de l’Université de Tianjin et le Laboratoire national clé des matériaux fonctionnels à métaux précieux, l’équipe promeut activement la transformation technique et la vérification applicative de ces résultats. Elle a déjà mis en place une ligne de production pilote pour les batteries au lithium métal à haute énergie, qui ont été appliquées avec succès à trois modèles de mini-véhicules aériens sans pilote entièrement électriques 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 les technologies clés sont contrôlables de manière indépendante, et l’équipe dispose de la capacité de produire en série avec une grande constance. La mise en production complète est prévue pour le second semestre de cette année.