Investigadores chinos logran una densidad récord de 711 Wh/kg en una batería de litio

Las baterías de iones de litio son sistemas de almacenamiento de energía electroquímica con alta densidad de energía y el mejor rendimiento integral. Mejorar la densidad de energía es el objetivo principal de la investigación y el desarrollo de baterías de litio. Países y organizaciones como China, Estados Unidos, la UE, Japón y Corea del Sur desarrollarán baterías de litio de 400-600Wh/kg a medio y largo plazo.

Desde la primera aplicación comercial de baterías de iones de litio por parte de Sony Corporation en 1991, la densidad de energía de las baterías comerciales de iones de litio ha aumentado gradualmente de 90 Wh/kg a los 360 Wh/kg actuales (Beijing Weilan New Energy).

Desde un punto de vista práctico, mejorar aún más la densidad de energía de las baterías de litio requiere el uso de nuevos materiales de electrodos y diseños de baterías para equilibrar el rendimiento integral de la densidad de energía, la densidad de potencia, el ciclo de vida, la seguridad, etc.

Nuevo récord

Todavía hay muchos conocimientos científicos básicos. y problemas de ingeniería a resolver. Al mismo tiempo, en lo que se refiere al índice único de densidad de energía, los investigadores también realizan continuamente investigación y desarrollo para desafiar el límite de diseño de las baterías de litio.

En la actualidad, la densidad de energía más alta de la batería de litio informada públicamente es la batería de paquete blando sin ánodo desarrollada por el equipo de investigación del profesor Jeff Dahn con 575 Wh/kg.

Sobre esta base, existen enormes desafíos para aumentar aún más la densidad de energía. Por un lado, es necesario desarrollar nuevos materiales de electrodos para aumentar la densidad energética de los materiales para el almacenamiento de energía; por otro lado, es necesario adoptar diseños de baterías extremos, como aumentar el grosor de los electrodos y reducir la relación masa-volumen. de materiales inactivos como electrolitos. Ambos de estos dos aspectos conducirán a un fuerte deterioro en la reversibilidad de la carga y descarga de la batería, hasta que no se pueda descargar.

Recientemente, el Dr. Li Quan y el estudiante de doctorado Yang Yang del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China/Centro Nacional de Investigación de Física de la Materia Condensada de Beijing, desarrollaron una nueva batería de litio de alta capacidad basada en óxido de manganeso .En la prueba, la densidad de energía de masa de la primera descarga alcanzó los 711,30 Wh/kg, y la densidad de energía volumétrica alcanzó 1653,65 Wh/L.

Este dato es el valor más alto de la densidad de energía de la batería secundaria de litio que se ha informado públicamente hasta el momento.

Se necesita más I+D para que se haga realidad

Los investigadores obtuvieron una mayor capacidad de almacenamiento de litio al ampliar el potencial de carga y descarga de los óxidos a base de manganeso ricos en litio. También utilizaron tecnología de recubrimiento de diafragma para resolver la reversibilidad de la deposición de gran capacidad de litio y exploraron electrodos gruesos, electrolitos pobres, y colectores ultradelgados.

El desarrollo de la tecnología de baterías de ultra alta densidad de energía proporcionará posibles soluciones para las necesidades urgentes de tecnología de suministro de energía de alto rendimiento en escenarios de aplicaciones especiales como gran altitud y espacio profundo y en el futuro campo de la aviación eléctrica.

Sin embargo, los investigadores chinos señalan que aún se necesita mucho trabajo de investigación y desarrollo para resolver muchos problemas, como la seguridad y la vida útil de la batería. La tecnología de batería de energía ultraespecífica todavía está muy lejos de la aplicación práctica. Además, todavía hay margen de mejora en la densidad energética de las baterías de litio.