Recientemente, investigadores chinos han superado los cuellos de botella de densidad energética y rendimiento de las baterías convencionales de iones de litio, desarrollando celdas de tipo pouch con una densidad energética superior a 600 vatios-hora/kg y baterías modulares con una capacidad de 480 vatios-hora/kg. Estos indicadores de rendimiento mejoran directamente entre 2 y 3 veces la densidad energética y la autonomía de las baterías de iones de litio existentes.

Con el rápido desarrollo de sectores emergentes como el transporte eléctrico, la economía de baja altitud, la electrónica de consumo y los robots humanoides, la demanda de baterías recargables de alta energía y larga duración es cada vez más urgente. La densidad energética es un indicador fundamental de las baterías, y cómo almacenar más energía reduciendo al mismo tiempo el peso y el volumen constituye un reto técnico que investigadores de todo el mundo se esfuerzan por superar.

Las baterías de litio metálico, con una densidad energética teórica significativamente superior a la de las baterías convencionales de iones de litio, se consideran una tecnología de baterías de próxima generación capaz de abordar los cuellos de botella de rendimiento y autonomía de las baterías existentes. Sin embargo, los diseños actuales de electrolitos tienen dificultades para cumplir simultáneamente los requisitos de mejora de la capacidad energética y de la vida útil en ciclos de las baterías.

Tras años de investigación innovadora y avances técnicos, un equipo de investigación de la Universidad de Tianjin y sus colaboradores ha sido pionero en un concepto de diseño "deslocalizado" para electrolitos de baterías de litio metálico de alta energía. Este concepto rompe la dependencia del diseño tradicional de electrolitos de una estructura de solvatación dominante, logrando mejorar tanto la densidad energética como el rendimiento general. Los resultados de la investigación se publicaron el 13 de agosto en la revista académica internacional Nature.

Hu Wenbin, profesor de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Tianjin y líder del equipo, explicó que, mediante esta innovación, el equipo de investigación alcanzó los objetivos de rendimiento de la batería de alta densidad energética "Battery600" y logró con éxito la escalabilidad del paquete de baterías de alta densidad energética "Pack480", sentando una base importante para la futura aplicación de las baterías de litio metálico. Además, esta tecnología también presenta una excelente estabilidad de ciclo y seguridad.

Actualmente, aprovechando plataformas nacionales como la Plataforma de Innovación para la Integración de Industria y Educación en Tecnología Nacional de Almacenamiento de Energía de la Universidad de Tianjin y el Laboratorio Nacional Clave de Materiales Funcionales de Metales Preciosos, el equipo está impulsando activamente la transformación tecnológica y la verificación de aplicaciones de estos resultados. Ya han establecido una línea de producción piloto para baterías de litio metálico de alta energía, que se han aplicado con éxito en tres modelos de vehículos aéreos no tripulados eléctricos en miniatura en China, aumentando el tiempo de vuelo 2,8 veces en comparación con las baterías existentes.

Se informa que el equipo domina actualmente las tecnologías clave de toda la cadena de baterías de litio de alta energía, a saber, "materiales-electrolito-electrodo-batería". Todas las materias primas y tecnologías clave son controlables de forma independiente, y el equipo cuenta con capacidad para la producción en masa con alta consistencia. Se espera que entre plenamente en producción durante el segundo semestre de este año.