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Recentemente, i ricercatori cinesi hanno superato i colli di bottiglia della densità energetica e delle prestazioni delle batterie convenzionali agli ioni di litio, sviluppando celle pouch con una densità energetica superiore a 600 watt-ore/kg e batterie modulari con una capacità di 480 watt-ore/kg. Questi indicatori di prestazione migliorano direttamente la densità energetica e la durata delle batterie agli ioni di litio esistenti di 2-3 volte.

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

Le batterie al litio metallico, con una densità energetica teorica significativamente più elevata rispetto alle batterie convenzionali agli ioni di litio, sono considerate una tecnologia di nuova generazione in grado di affrontare i colli di bottiglia prestazionali e la durata delle batterie esistenti. Tuttavia, gli attuali progetti degli elettroliti faticano a soddisfare simultaneamente i requisiti per il miglioramento dell'erogazione energetica della batteria e della durata del ciclo.

Dopo anni di ricerca innovativa e progressi tecnici, un team di ricerca dell'Università di Tianjin e i suoi collaboratori hanno introdotto per primi un concetto di progettazione "delocalizzato" per gli elettroliti delle batterie al litio metallico ad alta energia. Questo concetto rompe la dipendenza della progettazione tradizionale degli elettroliti da una struttura di solvatazione dominante, ottenendo sia un miglioramento della densità energetica sia delle prestazioni complessive. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista accademica internazionale Nature il 13 agosto.

Hu Wenbin, professore presso la Scuola di Scienza e Ingegneria dei Materiali dell'Università di Tianjin e responsabile del team, ha spiegato che attraverso questa innovazione il team di ricerca ha raggiunto gli obiettivi prestazionali della batteria ad alta densità energetica "Battery600" e ha realizzato con successo la scalabilità del pacco batteria ad alta densità energetica "Pack480," ponendo un'importante base per la futura applicazione delle batterie al litio metallico. Inoltre, la tecnologia mostra anche un'eccellente stabilità ciclica e sicurezza.

Attualmente, facendo leva su piattaforme nazionali come la Piattaforma di Innovazione per l'Integrazione Industria-Istruzione della Tecnologia di Accumulo di Energia dell'Università di Tianjin e il Laboratorio Chiave Nazionale dei Materiali Funzionali in Metalli Preziosi, il team sta promuovendo attivamente la trasformazione tecnica e la verifica applicativa di questi risultati. Ha già istituito una linea di produzione pilota per batterie al litio metallico ad alta energia, che sono già state applicate con successo a tre modelli di velivoli senza pilota miniaturizzati completamente elettrici nel mio paese, aumentando il tempo di volo di 2.8 volte rispetto alle batterie esistenti.

Secondo quanto riferito, il team ha attualmente padroneggiato le tecnologie chiave dell'intera catena delle batterie al litio ad alta energia, vale a dire "materiali-elettrolita-elettrodo-batteria". Tutte le materie prime e le tecnologie chiave sono controllabili in modo indipendente, e il team ha la capacità di produrre in massa con elevata coerenza. Si prevede che entrerà pienamente in produzione nella seconda metà di quest'anno.