Một nhóm các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley (Phòng thí nghiệm Berkeley) đã phát minh ra một vật liệu pin mới từng đoạt giải thưởng. Sản phẩm của họ, được gọi là Quick-Release Binder, giúp tách các vật liệu có giá trị trong pin Li-ion khỏi các thành phần khác đơn giản, phù hợp túi tiền và thu hồi chúng để tái sử dụng trong pin mới.

Pin Quick-Release Binder giải phóng nhanh, cho vào nước kiềm ở nhiệt độ phòng và lắc nhẹ. Các phần tử tách ra dễ dàng được lọc ra khỏi nước và sấy khô trong không khí.

Đó là một sự tương phản rõ nét với quá trình tái chế Li-ion hiện tại, bao gồm việc cắt nhỏ và nghiền pin đầu tiên, sau đó đốt chúng để tách kim loại khỏi các thành phần khác. Các công ty tái chế đặt mục tiêu làm cho quy trình hiệu quả nhất có thể, nhưng do thiết kế trước đây và hiện tại của hầu hết các loại pin, việc thu hồi các nguyên tố này vẫn tốn nhiều năng lượng, tốn kém và giải phóng các hóa chất độc hại cần được quản lý cẩn thận.

Nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Lưu trữ Năng lượng Phòng thí nghiệm Berkeley đang nghiên cứu về pin lithium-lưu huỳnh, là một trong những giải pháp thay thế cho Li-ion truyền thống đang được phát triển khi họ tạo ra Quick-Release Binder. Pin lithium-lưu huỳnh là một khái niệm nóng trong thế giới nghiên cứu và phát triển pin vì chúng có thể được tạo ra mà không cần coban hiếm và có mật độ năng lượng lý thuyết cao hơn Li-ion; nhưng có rất nhiều vấn đề về chức năng phải được giải quyết trước khi pin có thể được sử dụng thương mại. Quick-Release Binder sẽ làm cho pin Li-S có thể tái chế dễ dàng và dường như giải quyết được một trong những vấn đề chính về hiệu suất. Quick-Release Binder có tiềm năng lớn, nó cũng có thể được sử dụng trong pin Li-ion ngày nay.

Quick-Release Binder là chất giống như keo được sử dụng trong hầu hết các loại pin, bao gồm cả Li-ion và pin kiềm mà chúng ta sử dụng trong đồ gia dụng. Pin có hai điện cực—cực âm tích điện dương và cực dương tích điện âm,được làm bằng các hóa chất dẫn điện tạo ra dòng điện và vật liệu kết cấu giữ cố định các thành phần hoạt tính để có hiệu suất ổn định và lâu bền. Quick-Release Binder liên kết các thành phần lại với nhau và giúp duy trì cấu trúc của pin.

Quick-Release Binder mới được làm từ hai polyme có sẵn trên thị trường, axit polyacrylic (PAA) và polyethylenimine (PEI), được liên kết với nhau thông qua liên kết giữa các nguyên tử nitơ tích điện dương trong PEI và các nguyên tử oxy tích điện âm trong PAA. Khi vật liệu kết dính rắn được đặt trong nước kiềm có chứa natri hydroxit (Na+OH–), ion natri sẽ xuất hiện tại vị trí liên kết, phá vỡ hai polyme. Các polyme tách rời hòa tan vào chất lỏng, giải phóng bất kỳ thành phần điện cực nào được nhúng bên trong.

Công nghệ này đã được Giải thưởng R&D 100, là một trong 100 công nghệ mang tính cách mạng hàng đầu được phát triển trên toàn cầu vào năm 2022.

Nhóm nghiên cứu hoàn thành thử nghiệm sản phẩm và đưa nó ra thị trường. Các thí nghiệm trước đây đã chứng minh rằng Quick-Release Binder có độ ổn định cao ở điện áp cao và thấp, và hiện tại họ có kế hoạch chế tạo pin Li-ion nguyên mẫu với Quick-Release Binder để phân tích hiệu suất của nó một cách toàn diện và giới thiệu chức năng của nó.