Phương pháp này được phát triển bởi một nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ Tokyo, sẽ cho phép vật liệu pin tiếp xúc với không khí trong quá trình sản xuất, giảm nhu cầu sử dụng thiết bị đắt tiền - một bước tiến tới việc đưa loại pin này trở thành xu hướng phổ biến trong xe điện.

Pin toàn thể rắn được coi là an toàn hơn pin lithium-ion vì chúng không sử dụng dung môi hữu cơ dễ cháy và có thể có mật độ năng lượng lớn hơn.

Nhưng chúng có xu hướng có tuổi thọ ngắn hơn vì các điện cực của chúng giãn nở và co lại, làm gián đoạn kết nối với vật liệu dẫn điện rắn.

Và các hợp chất sunfua được coi là chất điện phân tiềm năng cho pin ô tô ở trạng thái rắn sẽ dễ dàng phản ứng với nước. Điều này làm cho chúng không ổn định khi tiếp xúc với không khí, vì vậy chúng phải được xử lý trong chân không.

Cơ quan Khoa học và Công nghệ Nhật Bản ước tính rằng cơ sở vật chất cần thiết để sản xuất pin thể rắn có giá cao gấp 10 đến 20 lần so với pin lithium-ion hiện tại.

Một nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ Tokyo, do trợ lý giáo sư Shintaro Yasui đứng đầu, đã tìm cách phát triển một chất điện phân rắn có thể được ứng dụng làm lớp phủ mà không cần thiết bị đặc biệt.

Chất điện phân bao gồm chủ yếu là hợp chất của lithium, boron và oxy được nghiền trong một quy trình đặc biệt và trộn với nước và muối lithium không bay hơi, không cháy để tạo thành bùn.

Một bộ thu dòng điện được phủ vật liệu catốt và chất điện phân theo từng lớp. Quá trình tương tự được thực hiện riêng biệt cho cực dương và cả hai đều được làm khô tự nhiên trong không khí. Chất điện phân thẩm thấu vào khu vực xung quanh vật liệu điện cực, đảm bảo sự tiếp xúc chặt chẽ giữa các lớp.

Các thành phần được xếp chồng lên nhau và bịt kín bằng màng, đồng thời hiệu suất của pin được đo ở nhiệt độ phòng dưới áp suất lên tới 30 megapascal.

Độ dẫn ion của pin, thước đo hiệu suất của nó, là 5,9 milisiemen trên mỗi cm, một con số tương đối cao trong số các chất điện phân dành cho pin ở trạng thái rắn.

Nó có thể chịu được khoảng 300 chu kỳ sạc và Yasui cho biết "chúng tôi đặt mục tiêu lên tới 1.000 chu kỳ".

Nhưng pin có khả năng bị hỏng ở nhiệt độ khoảng 140 độ C, khiến nó có khả năng chịu nhiệt độ tương đối thấp. Pin đã được sử dụng ở điện áp khoảng 2,4 volt và liệu nó có thể được sử dụng ở điện áp cao hơn hay không vẫn còn phải xem.

Một số nhà sản xuất ô tô đang hướng tới việc đưa pin thể rắn vào lưu thông vào nửa cuối thập kỷ này.

"Chúng tôi muốn đưa nó đến mức thương mại hóa trong vòng khoảng 10 năm", Yasui cho biết.