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

С бурным развитием таких новых областей, как электрический транспорт, экономика малых высот, потребительская электроника и гуманоидные роботы, спрос на высокоэнергетические, долговечные перезаряжаемые батареи становится все более срочным. Плотность энергии является ключевым параметром аккумулятора, и то, как хранить больше энергии, уменьшая при этом вес и размер, представляет собой техническую задачу, которую исследователи во всем мире стремятся преодолеть.

Литий-металлические аккумуляторы, теоретическая плотность энергии которых значительно выше, чем у традиционных литий-ионных аккумуляторов, рассматриваются как аккумуляторная технология следующего поколения, способная устранить ограничения по производительности и сроку службы существующих батарей. Однако текущие конструкции электролитов с трудом одновременно удовлетворяют требованиям к повышению выходной энергии аккумулятора и сроку службы цикла.

После многих лет инновационных исследований и технических прорывов исследовательская группа Тяньцзиньского университета и ее партнеры предложили концепцию "делокализованного" дизайна электролитов для высокоэнергетических литий-металлических аккумуляторов. Эта концепция ломает традиционную зависимость проектирования электролита от доминирующей сольватной структуры, обеспечивая одновременно повышение плотности энергии 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 команды, пояснил, что благодаря этой инновации исследовательская группа достигла целевых показателей производительности высокоэнергетического аккумулятора "Battery600" и успешно обеспечила масштабируемость высокоэнергетического аккумуляторного блока "Pack480," заложив важную основу для будущего применения литий-металлических аккумуляторов. Кроме того, технология также демонстрирует отличную циклическую стабильность и безопасность.

В настоящее время, опираясь на национальные платформы, такие как Инновационная платформа интеграции производства, обучения и исследований Тяньцзиньского университета в области национальных технологий хранения энергии и Национальная ключевая лаборатория функциональных материалов из драгоценных металлов, команда активно продвигает технологическую трансформацию и проверку практического применения этих результатов. Уже создана опытная производственная линия для высокоэнергетических литий-металлических аккумуляторов, которые успешно применяются в трех моделях миниатюрных полностью электрических беспилотных летательных аппаратов в моей стране, увеличивая время полета в 2.8 раза по сравнению с существующими аккумуляторами.

Сообщается, что команда в настоящее время овладела ключевыми технологиями всей цепочки высокоэнергетических литиевых батарей, а именно "материалы-электролит-электрод-аккумулятор". Все сырьевые материалы и ключевые технологии находятся под независимым контролем, и команда обладает возможностью массового производства с высокой согласованностью. Ожидается, что полное серийное производство будет запущено во второй половине этого года.