Pin lithium-ion truyền thống dựa vào chất lỏng bên trong để di chuyển ion, tạo ra điện. Chất lỏng đó có thể dễ cháy, nhanh hỏng theo thời gian và hạn chế tốc độ sạc pin.

Trong khi đó, pin thể rắn sử dụng vật liệu rắn. Theo một đánh giá mới từ Đại học California, Riverside (UCR), chúng có thể thay đổi hoàn toàn cách chúng ta lưu trữ và sử dụng năng lượng.

Vật liệu rắn này an toàn hơn, ổn định hơn, cho phép pin sạc nhanh hơn nhiều. Trên thực tế, một số loại pin thể rắn có thể đạt mức sạc 80% chỉ trong 12 phút, thậm chí chỉ trong 3 phút.

Đây là cải tiến vượt bậc so với pin ngày nay, thường mất từ 30 - 45 phút. Pin cũng chạy mát hơn, kéo dài tuổi thọ hơn nhiều, có thể từ 15 - 20 năm, thay vì 5 - 8 năm như pin xe điện thông thường.

Giáo sư Cengiz Ozkan, tác giả chính của bài đánh giá, cho biết tất cả là nhờ vào công nghệ hóa học tốt hơn và kỹ thuật thông minh hơn.

Bằng cách loại bỏ chất lỏng và sử dụng vật liệu rắn, pin thể rắn có thể xử lý nhiều điện năng hơn một cách an toàn, nghĩa là việc sạc nhanh hơn và ít nguy cơ quá nhiệt hoặc bắt lửa hơn.

Vật liệu rắn bên trong loại pin này được gọi là chất điện phân thể rắn, có nhiều loại khác nhau, một số làm từ sulfide, một số khác từ oxide hoặc polymer.

Mỗi loại đều có ưu điểm riêng, như dễ chế tạo hơn hoặc mang lại hiệu suất tốt hơn. Trong số đó, chất điện phân gốc sulfide là hứa hẹn nhất, vì chúng dẫn điện gần như tốt như chất lỏng trong pin hiện tại nhưng không có rủi ro.

Các nhà khoa học cũng đang sử dụng các công cụ tiên tiến như chụp ảnh neutron và chụp X-quang, để quan sát những gì đang diễn ra bên trong những loại pin này khi chúng hoạt động.

Điều này giúp các nhà nghiên cứu phát hiện các vấn đề, chẳng hạn như khu vực lithium bị kẹt hoặc cấu trúc nguy hiểm hình kim gọi là dendrite bắt đầu phát triển. Những điều này có thể làm pin bị hỏng, vì vậy việc hiểu rõ và ngăn ngừa là chìa khóa để tạo ra pin tốt hơn.

Pin thể rắn cũng hiệu quả hơn trong việc sử dụng lithium. Nhiều thiết kế mới sử dụng lớp kim loại lithium mỏng, lưu trữ nhiều năng lượng hơn trong không gian nhỏ hơn. Điều đó có nghĩa, loại pin này có thể nhỏ hơn, nhẹ hơn, nhưng vẫn có tuổi thọ cao hơn.

Mặc dù pin thể rắn vẫn chưa sẵn sàng để sản xuất hàng loạt, nhưng các nhà nghiên cứu đang tiến gần hơn đến mục tiêu này. Nhóm nghiên cứu từ UCR hy vọng công trình của họ góp phần đẩy nhanh quá trình phát triển thể rắn, để người dùng sớm hưởng lợi công nghệ này ở tương lai gần.