Các nhà khoa học ở Australia và Trung Quốc đang hy vọng chế tạo được loại pin gốc nhôm không độc hại, an toàn và hiệu quả đầu tiên trên thế giới.
Các nhóm từ Đại học Flinders ở Nam Úc và Đại học Khoa học Công nghệ Chiết Giang ở Trung Quốc đã báo cáo giai đoạn đầu tiên của việc phát triển các loại pin mới này trong một bài báo có tựa đề, Sự không cân xứng có thể đảo ngược do axit Lewis của TEMPO cho phép sử dụng pin gốc nhôm dạng nước, được xuất bản bởi Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ .
Hầu hết các loại pin đều chứa các vật liệu nguy hiểm và có thể gây ô nhiễm môi trường khi bị vứt bỏ ở bãi chôn lấp hoặc khi bị vứt bỏ ở nơi khác. Các vật liệu như chì, cadmium và thủy ngân có thể gây ngộ độc cho người và động vật, làm ô nhiễm đất và nước, đồng thời chúng tồn tại trong môi trường trong một thời gian dài.
Tiến sĩ Kai Zhang, từ Đại học Khoa học Công nghệ Chiết Giang, và phòng thí nghiệm nghiên cứu của Phó Giáo sư Zhongfan Jia tại Đại học Flinders đã hợp tác về hóa học (điện) của các gốc ổn định trong chất điện phân axit Lewis (Al(OTf) 3 và thử nghiệm pin được sử dụng nhiều nhất.
Nhóm đã phát triển thiết kế đầu tiên của pin gốc nhôm sử dụng chất điện phân gốc nước có khả năng chống cháy và ổn định trong không khí, cung cấp điện áp đầu ra ổn định 1,25 V và dung lượng 110 mAh g –1 trong hơn 800 chu kỳ chỉ với 0,028 % tổn thất mỗi chu kỳ.
Giáo sư Zhongfan Jia, từ Đại học Khoa học và Kỹ thuật của Đại học Flinders, hy vọng sẽ sử dụng các vật liệu có thể phân hủy sinh học để phát triển pin gói mềm trong tương lai nhằm tạo ra sản phẩm an toàn và bền vững.
Giáo sư Jia cho biết pin ion kim loại đa hóa trị, bao gồm Al 3+ , Zn 2+ hoặc Mg 2+ , sử dụng nhiều nguyên tố của vỏ Trái đất và cung cấp mật độ năng lượng cao hơn nhiều so với pin lithium-ion (LIB).
"Đặc biệt, pin nhôm-ion (AIB) thu hút sự chú ý lớn vì nhôm là nguyên tố phổ biến thứ ba (8,1%), khiến AIB có khả năng trở thành một hệ thống lưu trữ năng lượng bền vững và chi phí thấp."
Tuy nhiên, một trong những thách thức lớn đối với các AIB hiện nay là sự di chuyển chậm của các phức ion Al 3+ , dẫn đến các AIB có hiệu suất catốt thấp. Các polyme liên hợp hữu cơ là catốt mới nổi cho AIB để giải quyết vấn đề vận chuyển ion nhưng hiệu suất đầu ra điện áp pin của chúng vẫn còn kém.
Các gốc ổn định là một nhóm các phân tử hữu cơ hoạt động điện đã được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống pin hữu cơ khác nhau. Chiếc đầu tiên thuộc loại này đã được NEC thương mại hóa vào năm 2012.
Phòng thí nghiệm Jia tại Đại học Flinders trước đây đã phát triển các vật liệu cấp tiến cho LIB lai hữu cơ, pin natri-ion và pin hoàn toàn hữu cơ. Những vật liệu cấp tiến này chưa bao giờ được áp dụng trong AIB do thiếu hiểu biết về phản ứng hóa học (điện) của chúng trong chất điện phân.
