Récemment, des chercheurs chinois ont franchi les limites de densité énergétique et de performance des batteries lithium-ion conventionnelles, en développant des cellules souples d’une densité énergétique supérieure à 600 watt-heures/kg ainsi que 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 le transport électrique, l’économie de basse altitude, l’électronique grand public et les robots humanoïdes, la demande en batteries rechargeables à haute densité énergétique et à longue durée de vie devient de plus en plus urgente. La densité énergétique est un indicateur essentiel des batteries, et parvenir à 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.

Grâce à leur densité énergétique théorique nettement supérieure à celle des batteries lithium-ion conventionnelles, les batteries au lithium métal sont considérées comme une technologie de batteries de nouvelle génération susceptible de résoudre les limites de performance et d’autonomie des batteries actuelles. Toutefois, les conceptions actuelles des électrolytes peinent à répondre simultanément aux exigences d’amélioration de la production d’énergie et de la durée de vie en cycles des batteries.

Après des années de recherches innovantes et de percées technologiques, une équipe de recherche de l’Université de Tianjin et ses collaborateurs ont été les premiers à proposer un concept de conception « délocalisée » pour les électrolytes des batteries au lithium métal à haute énergie. Ce concept rompt avec la dépendance traditionnelle de la conception des électrolytes à une structure de solvatation dominante, permettant d’améliorer à la fois la densité énergétique et les performances globales. Les résultats de cette 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 responsable de l’équipe, a expliqué que grâce à cette innovation, l’équipe de recherche avait atteint les objectifs de performance de la batterie à haute densité énergétique « Battery600 » et réussi à assurer la mise à l’échelle du pack de batteries à haute densité énergétique « Pack480 », posant ainsi des bases importantes 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 nationale d’innovation pour l’intégration industrie-éducation des technologies 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 de l’application de ces résultats. Elle a déjà mis en place une ligne de production pilote de batteries au lithium métal à haute énergie, qui ont été appliquées avec succès à trois modèles de drones miniatures entièrement électriques dans notre pays, portant la durée de vol à 2,8 fois celle des batteries existantes.

Selon les informations disponibles, l’équipe maîtrise actuellement les technologies fondamentales de l’ensemble de 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. La mise en production complète est prévue au cours du second semestre de cette année.