Pin lithium-ion (LIB) hiện tại thường sử dụng dung dịch điện phân hữu cơ, mặc dù mang lại hiệu suất năng lượng cao nhưng lại gặp khó khăn trong việc đáp ứng tiêu chuẩn an toàn. Pin thể rắn được xem là giải pháp an toàn hơn, do loại bỏ các chất điện phân lỏng dễ cháy, nhưng lại đối mặt với thách thức trong việc duy trì giao diện giữa điện cực rắn và chất điện phân rắn, ảnh hưởng đến hiệu suất truyền ion lithium.

Nhóm nghiên cứu của Nhật Bản, do Ryosuke Kido từ Đại học Doshisha dẫn đầu, đã phát triển một loại pin LIB bán rắn không cháy có khả năng khắc phục những hạn chế của loại pin truyền thống. Bằng cách kết hợp một điện cực âm silicon với một điện cực dương NCM811 và sử dụng một tấm gốm thủy tinh dẫn ion lithium rắn (LICGC™), nhóm nghiên cứu đã tạo ra một thiết kế pin mới. Hơn nữa, họ đã phát triển các dung dịch điện phân gần như bão hòa, không bắt lửa, phù hợp với từng điện cực, từ đó cải thiện tính tương thích và hiệu suất cho pin. Kết quả thử nghiệm đã chứng minh rằng các pin túi bán rắn với dung lượng 30 mAh đạt được khả năng dẫn ion và độ ổn định nhiệt cao cùng hiệu suất điện hóa xuất sắc.

Nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp hiện đại như quang phổ trở kháng điện hóa và thử nghiệm nhiệt lượng tốc độ tăng tốc (ARC) để đánh giá hiệu suất và độ ổn định nhiệt của người phát triển LIB mới. Đáng chú ý, pin này không chỉ có khả năng sạc/xả cao với hiệu suất chu kỳ tốt mà còn cho thấy độ ổn định nhiệt tốt, ít thay đổi về điện trở bên trong và sản sinh nhiệt rất thấp, ngay cả ở nhiệt độ cao khoảng 150 °C. Với những cải tiến này, pin lithium-ion bán rắn hứa hẹn sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các loại xe điện thế hệ mới và thiết bị không dây như máy bay không người lái, góp phần thúc đẩy sự tiện lợi của người dùng và phát triển kinh tế bền vững.