Các nhà nghiên cứu từ Úc và Trung Quốc đang nỗ lực phát triển loại pin gốc nhôm không độc hại, an toàn và hiệu quả đầu tiên trên thế giới. Một nhóm từ Đại học Flinders ở Nam Úc và Đại học Khoa học và Công nghệ Chiết Giang ở Trung Quốc đã báo cáo về giai đoạn đầu tiên phát triển loại pin mới này trong một bài báo mới đăng trên tạp chí hàng đầu của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ, Tạp chí Hóa học Hoa Kỳ.
Hầu hết pin đều chứa vật liệu nguy hiểm có thể gây ô nhiễm môi trường khi được đưa vào bãi chôn lấp hoặc thải bỏ ở nơi khác. Các chất như chì, cadmium và thủy ngân gây độc cho con người và động vật, làm ô nhiễm đất và nước và tồn tại lâu dài trong môi trường.
Phòng thí nghiệm nghiên cứu của Tiến sĩ Kai Zhang thuộc Đại học Khoa học Công nghệ Chiết Giang và Phó Giáo sư Jia Zhongfan của Đại học Flinders đã hợp tác về (điện hóa) và thử nghiệm pin của các gốc tự do ổn định trong chất điện phân axit Lewis được sử dụng phổ biến nhất (Al(Otf)3).
Nhóm đã phát triển thiết kế pin làm từ nhôm đầu tiên sử dụng chất điện phân gốc nước chống cháy và ổn định trong không khí để cung cấp điện áp đầu ra ổn định 1,25V và dung lượng 110mAhg–1 trong hơn 800 chu kỳ với mức hao hụt chỉ 0,028% mỗi chu kỳ.
Giáo sư Jia Zhongfan từ Trường Khoa học và Kỹ thuật tại Đại học Flinders hy vọng rằng vật liệu phân hủy sinh học có thể được sử dụng để phát triển pin dạng gói mềm trong tương lai nhằm tạo ra các sản phẩm an toàn và bền vững.
Giáo sư Jia cho biết pin ion kim loại đa hóa trị, bao gồm Al3+, Zn2+ hoặc Mg2+, tận dụng các nguyên tố có nhiều trong vỏ trái đất và cung cấp mật độ năng lượng cao hơn nhiều so với pin lithium-ion (LIB).
"Pin nhôm-ion (AIB) nói riêng đã thu hút sự chú ý lớn, vì nhôm là nguyên tố phổ biến thứ ba (8,1%), khiến AIB trở thành hệ thống lưu trữ năng lượng bền vững và tiết kiệm chi phí."
Tuy nhiên, một trong những thách thức chính mà AIB hiện tại phải đối mặt là sự chuyển động chậm của các phức hợp ion Al3+, dẫn đến kết quả là hiệu suất âm cực thấp của AIB. Các polyme liên hợp hữu cơ là cực âm mới nổi cho AIB có thể giải quyết vấn đề vận chuyển ion, nhưng hiệu suất đầu ra điện áp pin của chúng vẫn kém.
Gốc tự do ổn định là một loại phân tử điện động hữu cơ đã được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống pin hữu cơ khác nhau. Sản phẩm đầu tiên như vậy được NEC thương mại hóa vào năm 2012.
Phòng thí nghiệm Jia tại Đại học Flinders trước đây đã phát triển các vật liệu cơ bản cho pin lithium-ion lai hữu cơ, pin natri-ion và pin hoàn toàn hữu cơ. Những vật liệu cấp tiến này chưa bao giờ được ứng dụng trong AIB do thiếu hiểu biết về các phản ứng hóa học (điện) của chúng trong chất điện phân.