Recentemente, i ricercatori cinesi hanno superato i limiti di densità energetica e prestazioni delle tradizionali batterie agli ioni di litio, sviluppando celle pouch con una densità energetica superiore a 600 wattora/kg e batterie modulari con una capacità di 480 wattora/kg. Questi indicatori di prestazione migliorano direttamente di 2-3 volte la densità energetica e l’autonomia delle batterie agli ioni di litio esistenti.

Con il rapido sviluppo di settori emergenti come la mobilità elettrica, l’economia a bassa quota, l’elettronica di consumo e i robot umanoidi, la domanda di batterie ricaricabili ad alta energia e lunga durata è sempre più urgente. La densità energetica è un parametro fondamentale delle batterie, e riuscire a immagazzinare più energia riducendo al contempo peso e dimensioni è una sfida tecnica che i ricercatori di tutto il mondo si impegnano a superare.

Grazie a una densità energetica teorica significativamente superiore a quella delle tradizionali batterie agli ioni di litio, le batterie al litio metallico sono considerate una tecnologia di nuova generazione in grado di superare i limiti prestazionali e di autonomia delle batterie esistenti. Tuttavia, gli attuali elettroliti faticano a soddisfare contemporaneamente i requisiti di maggiore energia erogata e durata del ciclo di vita.

Dopo anni di ricerca innovativa e progressi tecnici, un gruppo di ricerca della Tianjin University e i suoi collaboratori hanno introdotto un concetto di progettazione «delocalizzata» per gli elettroliti delle batterie al litio metallico ad alta energia. Questo approccio supera la dipendenza della progettazione tradizionale degli elettroliti da una struttura di solvatazione dominante, consentendo di migliorare sia la densità energetica sia le prestazioni complessive. I risultati della ricerca sono stati pubblicati il 13 agosto sulla rivista accademica internazionale Nature.

Hu Wenbin, professore presso la School of Materials Science and Engineering della Tianjin University e responsabile del gruppo, ha spiegato che, grazie a questa innovazione, il team ha raggiunto gli obiettivi prestazionali della batteria ad alta densità energetica «Battery600» e ha portato con successo alla produzione su scala della batteria ad alta densità energetica «Pack480», ponendo un’importante base per le future applicazioni delle batterie al litio metallico. La tecnologia offre inoltre un’eccellente stabilità ciclica e sicurezza.

Attualmente, facendo leva su piattaforme nazionali quali la Tianjin University National Energy Storage Technology Industry-Education Integration Innovation Platform e il National Key Laboratory of Precious Metal Functional Materials, il gruppo sta promuovendo attivamente il trasferimento tecnologico e la verifica applicativa dei risultati. Ha già realizzato una linea pilota per la produzione di batterie al litio metallico ad alta energia, che sono state applicate con successo a tre modelli di velivoli a pilotaggio remoto completamente elettrici di piccole dimensioni in Cina, aumentando il tempo di volo di 2,8 volte rispetto alle batterie esistenti.

Secondo quanto riferito, il gruppo ha acquisito le tecnologie fondamentali per l’intera filiera delle batterie al litio ad alta energia, dai «materiali-elettrolita-elettrodo-batteria». Tutte le materie prime e le tecnologie chiave sono controllabili in modo indipendente e il gruppo è in grado di realizzare una produzione di massa con elevata uniformità. La piena entrata in produzione è prevista per la seconda metà di quest’anno.