Oamenii de știință au făcut o descoperire revoluționară în domeniul bateriilor cu litiu

Cercetătorii de la Universitatea Tianjin au creat o baterie cu o densitate energetică de peste 600 de wați-oră pe kilogram.

Densitatea energetică – cantitatea de energie stocată pe unitate de masă – determină cantitatea de energie stocată într-un dispozitiv. Cu cât densitatea energetică este mai mare, cu atât bateria poate fi mai mică și mai ușoară.

Bateriile cu litiu metalic sunt cunoscute pentru densitatea energetică teoretică mai mare decât bateriile convenționale cu ioni de litiu și sunt considerate o soluție promițătoare de nouă generație.

Densitatea energetică atinsă de cea mai recentă baterie este de două ori mai mare decât cea a celulei Tesla, de 300 de wați-oră pe kilogram, și mult mai mare decât cea a bateriei BYD Blade, de 150 de wați-oră pe kilogram, potrivit Independent.

Rezultatele, publicate miercuri în revista Nature, reprezintă o îmbunătățire de 200-300% față de densitatea energetică și rezistența actualelor baterii cu litiu metalic.

Electroliții bateriilor cu litiu se bazează de obicei pe structuri de solvatare, aranjamente ordonate de molecule de solvent în jurul ionilor de litiu, care pot crea, de asemenea, bariere în calea performanței.

Deși acest aranjament stabilizează ionii de litiu, el împiedică depunerea rapidă și uniformă a litiului în timpul încărcării și utilizării.

Structurile pot limita longevitatea

Astfel de structuri pot limita longevitatea, siguranța și densitatea energetică a bateriei, reprezentând o provocare semnificativă.

„Aplicațiile practice ale LMB sunt limitate de proiectele actuale ale electrolitului, care se bazează în mod inerent pe structuri de solvatare dominante”, au afirmat cercetătorii în studiu.

Pentru noua baterie, cercetătorii au reimaginat mediul de solvatare al ionilor de litiu, depășind limitările actualelor modele de electrolit.

Ei au dezvoltat un nou „electrolit delocalizat” cu un micro-mediu de solvatare mai dezordonat și delocalizat, reducând barierele în calea transportului ionilor și permitând o stabilitate îmbunătățită – doi factori critici care stau la baza performanței bateriei și a duratei de viață a ciclului.

Noul design al electrolitului are un mediu mai eterogen, care permite o dinamică mai fluidă a ionilor de litiu.

Când oamenii de știință au testat acest electrolit în celule de litiu metalic de mare capacitate utilizate în mod obișnuit, acesta a furnizat o densitate energetică fără precedent de 604.2 wați-oră pe kg, menținând în același timp un ciclu stabil de peste 100 de cicluri.

Această densitate energetică depășește obiectivul Beijingului din cadrul planului „Made in China 2025” pentru bateriile vehiculelor electrice, care este de 400 de wați-oră pe kg.

Cercetătorii au implementat deja noua tehnologie pentru producția de baterii cu litiu metalic de înaltă energie pentru drone.