Lignin là loại polymer tự nhiên có trong cây. Về cơ bản, nó giống như chất kết dính, giữ các sợi gỗ lại với nhau, tạo độ bền cho gỗ. Tuy nhiên, trong ngành công nghiệp giấy, nó có ít giá trị và thường được đốt để cung cấp năng lượng. Nhưng các nhà nghiên cứu nhìn thấy tiềm năng của lignin trong việc chuyển đổi thành một thứ có giá trị hơn nhiều: vật liệu an toàn và rẻ tiền cho pin.

Mặc dù có những nỗ lực trước đây để sử dụng vật liệu gỗ thay cho khai thác khoáng sản, nghiên cứu mới này cho thấy sự tiến bộ đáng kể hướng tới các ứng dụng thực tế. Bằng cách nung nóng lignin ở nhiệt độ rất cao, nó chuyển đổi thành cái mà các nhà khoa học gọi là carbon cứng, sau đó được sử dụng để tạo ra điện cực âm, hay cực dương, của pin.

Một trong những lợi thế chính của việc sử dụng lignin là tính sẵn có của nó. Lignin có thể khai thác ở nhiều nơi trên thế giới. Trên thực tế, lignin sử dụng trong nghiên cứu này được thu hoạch từ Rừng Thuringian ở miền trung nước Đức. Xét về chi phí, lignin hơn hẳn các kim loại quan trọng như lithium, coban, niken, vốn đắt tiền, cần khai thác và gặp nhiều khó khăn về hậu cần.

Việc dùng lignin làm vật liệu cho pin cũng giúp giảm lượng khí thải carbon, vì nó không còn đem đi đốt như chất thải, chưa kể loại pin này cũng an toàn và dễ tái chế hơn so với pin lithium. Trong khi đó, điện cực dương của pin dựa trên các vật liệu không độc hại, có nguồn gốc từ sắt, như các chất tương tự Prussian Blue, vốn sử dụng rộng rãi và thân thiện với môi trường.

Prussian Blue là loại sắc tố màu xanh đậm, từ lâu được sử dụng trong mực và thuốc nhuộm, nhưng công nghệ hiện đại đã cho phép sửa đổi cấu trúc tinh thể của nó thành các chất tương tự Prussian Blue, phù hợp để lưu trữ các ion natri trong pin. Carbon cứng từ lignin đã được thử nghiệm, cho thấy khả năng lưu trữ ion natri rất tốt, cũng như độ ổn định chu kỳ cao.

Sau 100 chu kỳ sạc và xả, pin thử nghiệm trong phòng thí nghiệm không cho thấy sự suy giảm đáng kể nào. Mục tiêu của nghiên cứu là chứng minh được khả năng chịu được 200 chu kỳ sạc và xả đối với pin hoàn chỉnh 1 Ah vào cuối dự án, nhóm nghiên cứu cho biết.

Mặc dù vẫn đang trong giai đoạn phát triển, pin natri-ion dựa trên lignin có thể được sử dụng cho các ứng dụng lưu trữ cố định hoặc di động với nhu cầu năng lượng thấp hơn. Chúng lý tưởng cho các loại xe nhỏ gọn có giới hạn tốc độ 45 km/h và các phương tiện trong nhà kho như xe nâng, nơi việc sạc nhanh không quá quan trọng.