Recientemente, investigadores chinos han superado los límites de densidad energética y rendimiento de las baterías de iones de litio convencionales y han desarrollado celdas de bolsa blanda con una densidad energética superior a 600 vatios-hora/kg, así como baterías modulares con una densidad energética 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 vida útil es cada vez más urgente. La densidad energética es un parámetro fundamental de las baterías, y almacenar más energía reduciendo al mismo tiempo el peso y el tamaño es un reto técnico que investigadores de todo el mundo se esfuerzan por superar.

Gracias a su densidad energética teórica significativamente superior a la de las baterías de iones de litio convencionales, las baterías de metal de litio se consideran una tecnología de próxima generación capaz de superar las limitaciones de rendimiento y autonomía de las baterías actuales. Sin embargo, los diseños actuales de electrolitos tienen dificultades para satisfacer simultáneamente los requisitos de mejora del rendimiento energético y de la vida útil en ciclos.

Tras años de investigación innovadora y avances técnicos, un equipo de investigación de la Universidad de Tianjin y sus colaboradores han propuesto un concepto pionero de diseño «deslocalizado» para los electrolitos de baterías de metal de litio de alta energía. Este concepto rompe con la dependencia tradicional del diseño de electrolitos respecto de una estructura de solvatación dominante y permite 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 Facultad de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Tianjin y líder del equipo, explicó que, gracias a esta innovación, el equipo alcanzó los objetivos de rendimiento de la batería de alta densidad energética «Battery600» y logró ampliar con éxito la escala de producción del paquete de baterías de alta densidad energética «Pack480», sentando así una base importante para la futura aplicación de las baterías de metal de litio. Además, la tecnología también presenta una excelente estabilidad de ciclo y seguridad.

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

Según se informa, el equipo ya domina las tecnologías clave de toda la cadena de las baterías de litio de alta energía: «materiales-electrolito-electrodo-batería». Todas las materias primas y tecnologías clave son de control independiente, y el equipo tiene capacidad para producir en masa con un alto grado de consistencia. Se prevé que la producción a plena capacidad comience en la segunda mitad de este año.