Недавно китайские исследователи преодолели ограничения по плотности энергии и производительности традиционных литий-ионных аккумуляторов, разработав мягкие пакетные элементы с плотностью энергии свыше 600 ватт-часов/кг и модульные батареи емкостью 480 ватт-часов/кг. Эти показатели напрямую улучшают плотность энергии и срок службы существующих литий-ионных аккумуляторов в 2-3 раза.

С быстрым развитием новых направлений, таких как электрический транспорт, низковысотная экономика, потребительская электроника и гуманоидные роботы, спрос на высокоэнергетические перезаряжаемые батареи с длительным сроком службы становится все более актуальным. Плотность энергии является ключевым показателем батарей, и задача хранения большего количества энергии при уменьшении веса и габаритов представляет собой техническую проблему, над решением которой работают исследователи по всему миру.

Литий-металлические батареи, обладающие значительно более высокой теоретической плотностью энергии по сравнению с традиционными литий-ионными аккумуляторами, считаются технологией следующего поколения, способной устранить ограничения производительности и срока службы существующих батарей. Однако современные конструкции электролитов не позволяют одновременно удовлетворить требования по увеличению энергоотдачи и циклического ресурса батарей.

После многолетних инновационных исследований и технических прорывов исследовательская группа из Тяньцзиньского университета и их коллеги предложили концепцию «делокализованного» дизайна электролитов для высокоэнергетических литий-металлических батарей. Эта концепция преодолевает традиционную зависимость конструкции электролита от доминирующей сольватной структуры, обеспечивая улучшение как плотности энергии, так и общей производительности. Результаты исследования были опубликованы в международном научном журнале Nature 13 августа.

Ху Вэньбинь, профессор Школы материаловедения и инженерии Тяньцзиньского университета и руководитель группы, пояснил, что благодаря этой инновации команда достигла целевых показателей производительности для высокоэнергетической батареи «Battery600» и успешно масштабировала высокоэнергетический аккумуляторный блок «Pack480», заложив важную основу для будущего применения литий-металлических батарей. Кроме того, технология демонстрирует отличную стабильность циклов и безопасность.

В настоящее время, используя национальные платформы, такие как Национальная платформа интеграции инноваций в области технологий хранения энергии Тяньцзиньского университета и Национальная ключевая лаборатория функциональных материалов из драгоценных металлов, команда активно продвигает техническую трансформацию и проверку применения этих результатов. Они уже создали опытно-промышленную линию по производству высокоэнергетических литий-металлических батарей, которые успешно применяются в трех моделях миниатюрных полностью электрических беспилотных летательных аппаратов в нашей стране, увеличивая время полета в 2,8 раза по сравнению с существующими батареями.

Сообщается, что команда в настоящее время владеет ключевыми технологиями всей цепочки высокоэнергетических литиевых батарей, а именно «материалы-электролит-электрод-батарея». Все сырье и ключевые технологии находятся под независимым контролем, и команда обладает возможностью массового производства с высокой степенью однородности. Ожидается, что полномасштабное производство начнется во второй половине этого года.