Do sự phát triển của xe điện trên toàn thế giới, nhu cầu về pin thứ cấp thế hệ tiếp theo với dung lượng cao hơn và sạc nhanh hơn so với pin lithium-ion hiện đang sử dụng đã tăng lên. Pin kim loại lithium đã được công nhận là pin sạc đầy hứa hẹn vì cực dương kim loại lithium thể hiện công suất lý thuyết cao hơn 10 lần so với cực dương than chì thương mại. Tuy nhiên, trong quá trình sạc-xả, đuôi gai lithium phát triển trên cực dương, dẫn đến hiệu suất pin kém và đoản mạch.
Tiến sĩ Sungho Lee, Trưởng Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Hỗn hợp Carbon của Viện Vật liệu Thành phần Cao cấp KIST Jeonbuk và Giáo sư KwangSup Eom, Viện Khoa học và Công nghệ Gwangju (GIST), đã phát triển một công nghệ cải thiện độ bền bằng cách sử dụng giấy sợi carbon làm giấy vật liệu cực dương cho pin kim loại lithium.
Nhóm nghiên cứu chung KIST-GIST đã thay thế màng mỏng đồng phủ kim loại lithium bằng một loại giấy sợi carbon mỏng có chứa kim loại lithium. Giấy sợi carbon đã phát triển có cấu trúc phân cấp trên sợi carbon đơn bao gồm carbon vô định hình và các hạt nano vô cơ, dẫn đến ái lực với lithium được tăng cường và ngăn chặn sự phát triển của dendrite lithium.
Mặc dù cực dương màng mỏng bằng đồng ngắn mạch sau khoảng 100 chu kỳ, nhưng cực dương giấy sợi carbon được phát triển thể hiện độ ổn định chu kỳ tuyệt vời trong 300 chu kỳ. Hơn nữa, pin kim loại lithium sử dụng giấy sợi carbon được phát triển cho thấy mật độ năng lượng cao 428 Wh/kg, cao hơn khoảng 1,8 lần so với pin sử dụng màng mỏng đồng (240 Wh/kg). Từ quan điểm quy trình, một ưu điểm khác là đơn giản hóa quy trình sản xuất điện cực vì lithium nóng chảy nhanh chóng được truyền vào giấy sợi carbon.
Về tầm quan trọng của nghiên cứu này, Tiến sĩ Sung-Ho Lee, Giám đốc Trung tâm tại KIST, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết: "Xét đến mật độ thấp hơn năm lần và chi phí thấp hơn của sợi carbon so với đồng, vật liệu cực dương được đề xuất của chúng tôi là một thành tựu quan trọng có thể đẩy nhanh quá trình thương mại hóa pin kim loại lithium bền và nhẹ."
