Pin Lithium-ion đã thống trị lĩnh vực này trong vài thập kỷ nhờ độ tin cậy và mật độ năng lượng cao. Tuy nhiên, Lithium đang trở nên khan hiếm và đắt hơn, các tế bào có thể nguy hiểm, phát nổ hoặc bùng cháy nếu bị hỏng hoặc sử dụng không đúng cách. Do đó, cần có những giải pháp thay thế rẻ, an toàn hơn, đặc biệt khi thế giới chuyển đổi sang năng lượng tái tạo và xe điện.

Vì vậy, nhóm nghiên cứu của MIT bắt đầu thiết kế loại pin mới từ các vật liệu sẵn có, rẻ tiền. Sau khi tìm kiếm một số thử nghiệm và sai sót, họ đã giải quyết được nhôm cho một điện cực và lưu huỳnh cho điện cực kia, được phủ lên trên chất điện phân của muối chloro-aluminat nóng chảy. Tất cả những nguyên liệu này không những rẻ, thông dụng mà còn khó cháy nên không có nguy cơ cháy nổ.

Trong các thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng tế bào pin mới có thể chịu được hàng trăm chu kỳ sạc và sạc rất nhanh trong một số thử nghiệm, chưa đầy một phút. Các tế bào này sẽ có giá chỉ bằng 1/6 của một tế bào lithium-ion kích thước tương tự.

 Ba thành phần chính trong pin mới, từ trái qua: Nhôm, lưu huỳnh và muối.

Chúng không chỉ hoạt động ở nhiệt độ cao lên đến 200°C (392°F) mà thực sự hoạt động tốt khi nóng hơn ở 110°C (230°F), pin sạc nhanh hơn 25 lần so với ở 25°C (77°F). Quan trọng hơn, các nhà nghiên cứu nói rằng pin không cần bất kỳ năng lượng bên ngoài nào để đạt đến nhiệt độ cao này, chu kỳ sạc và xả thông thường của nó là đủ để giữ cho nó ấm như vậy.

Mặc dù loại muối trong chất điện phân được chọn có nhiệt độ nóng chảy thấp, nhưng tình cờ nó lại có lợi ích khác đó là ngăn chặn sự hình thành các đuôi gai. Các tua kim loại này dần dần phát triển giữa hai điện cực cho đến khi chúng gây ra đoản mạch, là một trở ngại lớn đối với pin, đặc biệt là các tế bào lithium-ion.

Nhóm nghiên cứu cho rằng thiết kế pin này sẽ phù hợp nhất với quy mô vài chục kilowatt/giờ, giống như cung cấp năng lượng cho một ngôi nhà cá nhân từ các nguồn tái tạo. Chúng cũng có thể hữu ích như trạm sạc cho xe điện, nhờ khả năng sạc nhanh. Các loại pin khác, chẳng hạn như thiết kế gần đây sử dụng chất điện phân muối nóng chảy và điện cực nhôm, niken, có thể hoạt động tốt hơn ở quy mô lưới.

Bằng sáng chế cho pin lưu huỳnh nhôm đã được cấp phép cho công ty spinoff có tên là Avanti, do một trong những tác giả của nghiên cứu mô tả thiết kế này đồng sáng lập. Trình tự đầu tiên của hoạt động kinh doanh là xây dựng nó trên quy mô lớn và chạy thông qua các bài kiểm tra căng thẳng.

An Hạ