Cientistas chineses aumentaram a densidade energética e a vida útil das baterias de lítio em 2 a 3 vezes.

Recentemente, pesquisadores chineses superaram os gargalos de densidade energética e desempenho das baterias convencionais de íons de lítio, desenvolvendo células tipo pouch com densidade energética superior a 600 watt-horas/kg e baterias modulares com capacidade de 480 watt-horas/kg. Esses indicadores de desempenho melhoram diretamente em 2 a 3 vezes a densidade energética e a vida útil das baterias de íons de lítio existentes.

Com o rápido desenvolvimento de setores emergentes, como transporte elétrico, economia de baixa altitude, eletrônicos de consumo e robôs humanoides, a demanda por baterias recarregáveis de alta densidade energética e longa vida útil está se tornando cada vez mais urgente. A densidade energética é um indicador fundamental das baterias, e armazenar mais energia enquanto se reduz o peso e o tamanho é um desafio técnico que pesquisadores de todo o mundo se esforçam para superar.

As baterias de lítio metálico, cuja densidade energética teórica é significativamente superior à das baterias convencionais de íons de lítio, são consideradas uma tecnologia de baterias de próxima geração capaz de solucionar os gargalos de desempenho e de vida útil das baterias existentes. No entanto, os projetos atuais de eletrólitos têm dificuldade para atender simultaneamente aos requisitos de aumento da produção de energia e da vida útil em ciclos das baterias.

Após anos de pesquisa inovadora e avanços tecnológicos, uma equipe de pesquisa da Universidade de Tianjin e seus colaboradores desenvolveu pioneiramente um conceito de design “deslocalizado” para eletrólitos de baterias de lítio metálico de alta energia. Esse conceito rompe com a dependência tradicional do design de eletrólitos em relação a uma estrutura de solvatação dominante, permitindo melhorar simultaneamente a densidade energética e o desempenho geral. Os resultados da pesquisa foram publicados em 13 de agosto na revista acadêmica internacional Nature.

Hu Wenbin, professor da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de Tianjin e líder da equipe, explicou que, por meio dessa inovação, a equipe de pesquisa alcançou as metas de desempenho da bateria de alta densidade energética “Battery600” e obteve com sucesso a escalabilidade do conjunto de baterias de alta densidade energética “Pack480”, estabelecendo uma base importante para a futura aplicação de baterias de lítio metálico. Além disso, a tecnologia também apresenta excelente estabilidade de ciclo e segurança.

Atualmente, aproveitando plataformas nacionais como a Plataforma Nacional de Inovação para a Integração entre Indústria, Educação e Pesquisa em Tecnologia de Armazenamento de Energia da Universidade de Tianjin e o Laboratório Nacional de Tecnologia de Materiais Funcionais de Metais Preciosos, a equipe está promovendo ativamente a transformação tecnológica e a verificação da aplicação desses resultados. A equipe já estabeleceu uma linha de produção-piloto para baterias de lítio metálico de alta energia, que foram aplicadas com sucesso em três modelos de veículos aéreos não tripulados totalmente elétricos de pequeno porte em nosso país, aumentando o tempo de voo em 2,8 vezes em comparação com as baterias existentes.

Segundo informações, a equipe já domina as tecnologias essenciais de toda a cadeia de baterias de lítio de alta energia, ou seja, “materiais-eletrólito-eletrodo-bateria”. Todas as matérias-primas e tecnologias essenciais são controláveis de forma independente, e a equipe tem capacidade de produção em massa com alta consistência. A expectativa é que a produção seja totalmente iniciada no segundo semestre deste ano.