Pin lithium-ion (Li-ion) đã thúc đẩy cuộc cách mạng xe điện (EV) kể từ năm 2008, khi Tesla giới thiệu chiếc Roadster, được cung cấp năng lượng bởi pin Li-ion 53 kWh, phạm vi hoạt động khoảng 245 dặm (394 km). Chiếc Roadster này gần như tăng gấp đôi phạm vi hoạt động 140 dặm (225 km) của chiếc EV1 năm 1999 của General Motors, được cung cấp năng lượng bởi pin niken-kim loại hydride (NiMH) 26,4 kWh cực kỳ nặng.

Mặc dù pin lithium-lưu huỳnh (Li-S) ra đời vào những năm 1960, nhưng các ứng dụng bị hạn chế do các vấn đề như vòng đời kém và mất dung lượng do "hiệu ứng di chuyển polysulfide" chỉ có ở pin Li-S. Khi pin xả, lưu huỳnh ở phía cathode phản ứng với lithium, tạo ra polysulfide lithium khuếch tán qua chất điện phân đến anode để lại cặn. Khi pin sạc, một số polysulfide di chuyển trở lại cathode, dù không phải tất cả, làm giảm tuổi thọ pin rất nhanh.

Zeta Energy có trụ sở tại Texas, Hoa Kỳ, hợp tác với hãng sản xuất ô tô toàn cầu Stellantis, cho rằng họ đã tìm ra cách giải quyết, nhằm khắc phục hiệu ứng di chuyển polysulfide giữa các điện cực, có thể tạo nên bước tiến nhảy vọt trong công nghệ pin EV

Pin Li-S nhẹ hơn đáng kể so với các pin Li-ion tương tự. Pin Li-ion thường chứa khoảng 150 - 250 Watt-giờ trên một kilôgam (Wh/kg) năng lượng. Pin Li-S có thể đạt tới 400 - 600 Wh/kg, đó là lượng điện năng khá lớn. Pin Li-S có thể cung cấp cùng một lượng điện năng với một gói nhỏ hơn, nghĩa là không chỉ pin nhẹ hơn 30 - 50% mà EV còn có phạm vi hoạt động lớn hơn.

Pin Li-S có thành phần hóa học đơn giản hơn, không phụ thuộc vào quá trình khuếch tán chậm của các ion lithium vào vật liệu rắn (như than chì trong pin Li-ion). Thay vào đó, các phản ứng xảy ra trực tiếp giữa lithium và lưu huỳnh, nhanh hơn, đơn giản hơn. Chúng cũng hoạt động ở điện áp thấp hơn, do đó, không có nhiều điện trở trong quá trình sạc, giúp chúng hấp thụ năng lượng nhanh hơn.

Hai công ty cũng tuyên bố cải thiện tốc độ sạc nhanh tới 50% so với các pin Li-ion truyền thống. Điểm mấu chốt là pin Li-S dự kiến ​​có giá thành thấp hơn một nửa giá trên một kilowatt-giờ, so với pin Li-ion.

Lưu huỳnh rất dồi dào, pin Li-S của Zeta Energy sử dụng các vật liệu thải như methane và lưu huỳnh chưa tinh chế từ các ngành công nghiệp khác nhau. Họ cũng loại bỏ các vật liệu đắt tiền, khó tìm như coban, than chì, mangan, niken; đây là những vật liệu dùng để sản xuất pin Li-ion. Phương pháp của Zeta có thể sử dụng các vật liệu có nguồn gốc tại địa phương và sử dụng các nhà máy hiện có để lắp ráp pin, giúp giảm lượng khí thải CO2.

Không như nhiều người nghĩ lưu huỳnh là chất dễ cháy khi thấy chúng trong thuốc súng, diêm hay pháo hoa. Lưu huỳnh trong Li-S ở trạng thái rắn. Pin Li-S không có chất điện phân dễ cháy như những gì bạn thấy trong pin Li-ion thông thường. Nếu bạn từng chứng kiến ​​một vụ cháy pin EV, bạn sẽ biết rằng nó có sức tàn phá rất lớn, các phản ứng dây chuyền trong pin lithium-ion tạo ra nhiều nhiệt. Pin Li-S ít bị ảnh hưởng hơn vì các phản ứng hóa học của lưu huỳnh ít tỏa nhiệt hơn. Pin Li-S cũng không có các thành phần như coban, niken cung cấp nhiên liệu cho đám cháy nên được coi là an toàn hơn so với các pin cùng loại.

Với mục tiêu tung ra xe điện chạy bằng pin Li-S của Stellantis vào năm 2030, quan hệ đối tác giữa Zeta Energy và Stellantis có thể tạo ra cuộc cách cách mạng pin EV thế hệ tiếp theo.