Récemment, des chercheurs chinois ont franchi les limites de densité énergétique et de performances des batteries lithium-ion conventionnelles, en développant des cellules souples d’une densité énergétique supérieure à 600 wattheures/kg et des batteries modulaires d’une capacité de 480 wattheures/kg. Ces indicateurs de performance multiplient directement par 2 à 3 la densité énergétique et l’autonomie des batteries lithium-ion existantes.

Avec le développement rapide de nouveaux secteurs tels que les transports électriques, l’économie à 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 essentiel pour les batteries, et parvenir à stocker davantage d’énergie tout en réduisant leur poids et leur taille constitue un défi technique que les chercheurs du monde entier s’efforcent de relever.

Grâce à une densité énergétique théorique nettement supérieure à celle des batteries lithium-ion conventionnelles, les batteries au lithium métal sont considérées comme une technologie de nouvelle génération capable de surmonter les limites de performance et d’autonomie des batteries existantes. Toutefois, les conceptions actuelles des électrolytes peinent à répondre simultanément aux exigences d’une production d’énergie accrue et d’une durée de vie en cyclage prolongée.

Après des années de recherches innovantes et de percées techniques, une équipe de recherche de l’Université de Tianjin et ses collaborateurs ont introduit un concept de conception « délocalisée » pour les électrolytes de batteries au lithium métal à haute densité énergétique. Ce concept rompt avec la dépendance traditionnelle des électrolytes à une structure de solvatation dominante et permet d’améliorer à la fois la densité énergétique et les performances globales. Les résultats de ces recherches ont été publiés le 13 août dans la revue scientifique 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 cette innovation a permis à l’équipe d’atteindre les objectifs de performance de la batterie à haute densité énergétique « Battery600 » et de réussir le passage à l’échelle de la batterie haute densité énergétique « Pack480 », jetant ainsi des bases importantes pour l’application future des batteries au lithium métal. 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 pour l’intégration de l’enseignement, de l’industrie et de la recherche sur les technologies de stockage de l’énergie de l’Université de Tianjin et le Laboratoire national clé des matériaux fonctionnels à base de métaux précieux, l’équipe promeut activement le transfert technologique et la validation des applications de ces résultats. Elle a déjà mis en place une ligne pilote de production de batteries au lithium métal à haute densité énergétique, qui ont été utilisées avec succès dans trois modèles de drones miniatures entièrement électriques dans le pays, multipliant par 2,8 leur temps de vol par rapport aux batteries existantes.

Selon les informations disponibles, l’équipe maîtrise désormais les technologies clés de l’ensemble de la chaîne des batteries au lithium à haute densité énergétique, des « matériaux, électrolytes, électrodes aux batteries ». Toutes les matières premières et technologies clés sont maîtrisées de manière indépendante, et l’équipe est en mesure d’assurer une production de masse avec une grande homogénéité. La mise en production à pleine capacité est prévue au second semestre de cette année.