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

С быстрым развитием таких новых областей, как электрический транспорт, низковысотная экономика, потребительская электроника и гуманоидные роботы, спрос на высокоэнергетические перезаряжаемые аккумуляторы с длительным сроком службы становится все более насущным. Плотность энергии является ключевым параметром аккумулятора, и то, как запасать больше энергии при одновременном уменьшении массы и размеров, представляет собой техническую задачу, которую исследователи по всему миру стремятся решить.

Литий-металлические аккумуляторы, обладающие значительно более высокой теоретической плотностью энергии по сравнению с обычными литий-ионными аккумуляторами, считаются аккумуляторной технологией следующего поколения, способной устранить ограничения по производительности и сроку службы существующих батарей. Однако современные конструкции электролитов с трудом одновременно отвечают требованиям повышения выходной энергии аккумулятора и срока циклического ресурса.

После многих лет инновационных исследований и технических прорывов исследовательская группа Тяньцзиньского университета и ее партнеры впервые предложили концепцию "делокализованного" дизайна электролитов для высокоэнергетических литий-металлических аккумуляторов. Эта концепция разрушает традиционную зависимость конструкции 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 высокоэнергетической батареи "Battery600" и успешно обеспечила масштабируемость высокоэнергетического батарейного модуля "Pack480", заложив важную основу для будущего применения литий-металлических аккумуляторов. Кроме того, технология также демонстрирует отличную циклическую стабильность и безопасность.

В настоящее время, используя такие национальные платформы, как Инновационная платформа интеграции промышленности и образования Национальной технологии хранения энергии Тяньцзиньского университета и Национальная ключевая лаборатория функциональных материалов из благородных металлов, команда активно продвигает технологическую трансформацию и проверку применения этих результатов. Уже создана опытно-промышленная линия по производству высокоэнергетических литий-металлических аккумуляторов, которые успешно применены в трех моделях миниатюрных полностью электрических беспилотных летательных аппаратов в нашей стране, увеличив время полета в 2,8 раза по сравнению с существующими аккумуляторами.

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