Récemment, des chercheurs chinois ont franchi les goulots d’étranglement liés à la densité énergétique et aux performances des batteries lithium-ion conventionnelles, en développant des cellules à poche souple avec une densité énergétique dépassant 600 watt-heures/kg et des batteries modulaires d’une capacité de 480 watt-heures/kg. Ces indicateurs de performance améliorent directement de 2 à 3 fois la densité énergétique et l’autonomie des batteries lithium-ion existantes.

Avec le développement rapide de domaines émergents tels que les transports électriques, l’économie de basse altitude, l’électronique grand public et les robots humanoïdes, la demande de batteries rechargeables à haute densité énergétique et à longue durée de vie devient de plus en plus pressante. La densité énergétique est un indicateur clé 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 batteries de nouvelle génération capable de résoudre les goulots d’étranglement de performance et d’autonomie des batteries existantes. Cependant, les conceptions actuelles d’électrolytes peinent à répondre simultanément aux exigences d’amélioration de la puissance énergétique et de la durée de vie en cycle.

Après des années de recherche innovante et de percées techniques, une équipe de recherche de l’Université de Tianjin et ses collaborateurs ont ouvert la voie à un concept de conception « délocalisé » pour les électrolytes des 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 à la fois d’améliorer la densité énergétique et les performances globales. Les résultats de la recherche ont été publiés le 13 août dans la revue académique internationale Nature.

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 la mise à l’échelle du pack de batteries à haute densité énergétique « Pack480 », jetant 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 d’innovation d’intégration industrie-enseignement de la technologie nationale de stockage d’énergie de l’Université de Tianjin et le Laboratoire national clé des matériaux fonctionnels à base de métaux précieux, l’équipe promeut activement la transformation technologique et la vérification d’application de ces résultats. Elle a déjà établi une ligne pilote de production pour des batteries au lithium métal à haute énergie, qui ont été appliquées avec succès à trois modèles de micro drones entièrement électriques sans pilote dans mon pays, augmentant le temps de vol de 2,8 fois par rapport aux batteries existantes.

Il est rapporté que l’équipe maîtrise actuellement les technologies de base de toute 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 autonome, et l’équipe possède la capacité de produire en masse avec une grande homogénéité. Il est prévu que la production soit pleinement lancée au second semestre de cette année.