Mới đây, các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts - MIT đã công bố nghiên cứu về một loại pin mới. Các khoa học gia đã quyết định lấy nhôm và lưu huỳnh làm hai vật liệu điện cực với chất điện phân là chloro-aluminat nóng chảy.

Chia sẻ về lý do chọn nhôm và lưu huỳnh, Giáo sư Donald Sadoway cho biết kim loại có ưu thế về thương mại, nhất là sắt, nhưng nó lại không có các đặc tính điện hóa phù hợp cho một loại pin hiệu quả. Do đó, nhóm nghiên cứu đã quyết định chọn kim loại phổ biến thứ hai trên thị trường đó là nhôm. Ở phía ngược lại, Sadoway cần một điện cực âm giá rẻ tương tự và lưu huỳnh đã được lựa chọn.

Đối với chất điện phân, các nhà nghiên cứu không sử dụng các chất lỏng hữu cơ dễ bay hơi, điều này sẽ giúp hạn chế được hiện tượng cháy nổ thường thấy trên các loại pin Li-ion phổ thông. Nhóm nghiên cứu cũng đã thử một số polime nhưng cuối cùng đã quyết định sử dụng muối chloro-aluminat, vì tính ổn định và nhiệt độ nóng chảy thấp, giúp việc tạo ra môi trường dung môi diễn ra được dễ dàng hơn. Trong muối nóng chảy, các ion nhôm giờ đây đã có thể di chuyển nhanh chóng từ điện cực này sang điện cực khác.

Vấn đề lớn là muối nhôm clorua có nhiệt độ nóng chảy cực cao, ở 192 độ C. Giải pháp được đưa ra là trộn loại muối này với natri clorua và kali clorua sẽ đưa nhiệt độ nóng chạy xuống 90 độ C, giúp việc xử lý vật liệu trở nên dễ dàng hơn. Nhờ đó, pin nhôm-sulfur mới không cần nguồn nhiệt bên ngoài để duy trì nhiệt độ hoạt động. Nhiệt được tạo ra một cách tự nhiên thông qua các phản ứng nạp/xả trong quá trình sạc và phóng điện của pin.

Như vậy, chúng ta đã có một loại pin với 3 nguyên liệu đều rẻ và nguồn cung dồi dào. Đặc biệt là pin nhôm-sulfur mới gần như không thể cháy.

Ngoài ra loại pin này còn có tốc độ sạc cực nhanh. Ở dòng sạc thấp, pin nhôm-sulfur có công suất sạc trên mỗi cell pin cao hơn gấp 3 lần so với pin lithium-ion. Điều này tương đương với tình huống pin được xả trong 2 giờ và sạc đầy chỉ trong 6 phút. Đồng thời, dung lượng sạc trên mỗi cell pin nhôm-sulfur cao hơn 25% so với pin lithium-ion. Sau 500 chu kỳ sạc aluminum vẫn có thể giữ lại khoảng 80% dung lượng.

Theo Sadoway, loại pin mới này sẽ phù hợp với quy mô gia đình hoặc doanh nghiệp vừa và nhỏ. Những ưu điểm của loại pin này cũng sẽ khiến chúng trở nên hiệu quả hơn khi trang bị trên các mẫu xe điện của tương lai.