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

С быстрым развитием новых областей, таких как электрический транспорт, низковысотная экономика, потребительская электроника и человекоподобные роботы, спрос на высокоэнергетические перезаряжаемые батареи с длительным сроком службы становится все более актуальным. Плотность энергии является ключевым показателем батареи, и задача хранения большего количества энергии при уменьшении веса и размера остается техническим вызовом, над решением которого 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 решить проблемы производительности и срока службы существующих батарей. Однако современные конструкции электролитов пока не могут одновременно удовлетворить требованиям по увеличению энергоотдачи и циклической стабильности.

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

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", что заложило важную основу для будущего применения литий-металлических батарей. Кроме того, технология также демонстрирует отличную циклическую стабильность и безопасность.

В настоящее время, используя национальные платформы, такие как Инновационная платформа интеграции промышленности и образования в области технологий накопления энергии Тяньцзиньского университета и Национальная ключевая лаборатория функциональных материалов из драгоценных металлов, команда активно продвигает техническую трансформацию и практическую проверку 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.