Để có thể cung cấp năng lượng cho những thiết bị điện tử nhỏ, sử dụng một lần và loại trừ chất thải độc hại ra khỏi bãi rác, chống ô nhiễm môi trường, các nhà khoa học tại Đại học Flinders, Úc với các cộng tác viên Trung Quốc, sử dụng phương pháp xúc tác chế tạo ra bộ lưu trữ hai điện tử (two-electron storage) trong pin gốc hữu cơ, hay còn gọi là "ORB" - một bước tiến lớn trong nỗ lực tăng cường khả năng lưu trữ của pin.

Công nghệ pin sạc mới sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường, khác với pin làm từ kim loại hiện nay. ORB có thể được chế tạo ra từ những hợp chất hữu cơ bền vững nhằm giảm sự phụ thuộc vào lithium và coban. Những vật liệu quý hiếm này không được tái chế trong pin hiện đại, khi hết thời hạn sử dụng sẽ trở thành rác thải.

Nhưng việc đưa ORB vào thị trường điện tử và lắp đặt cho các thiết bị nhỏ đến nay vẫn khó khăn do dung lượng của pin hữu cơ thấp hơn so với pin lithium-ion thương mại hóa.

Nghiên cứu trước đây cho thấy, một electron lưu trữ thuận nghịch trong vật liệu chỉ cung cấp cho pin dung lượng tối đa 110 mAh/g.

TS Zhongfan Jia, trưởng nhóm nghiên cứu tại Viện nghiên cứu Khoa học và Công nghệ quy mô nano thuộc Đại học Flinders cho biết, xúc tác được sử dụng rộng rãi trong các loại pin trên cơ sở lithium như pin lithium-oxy và pin lithium-lưu huỳnh tăng cường dung lượng và hiệu suất của pin.

TS Zhongfan Jia  phát triển khả năng lưu trữ pin gốc hữu cơ polymer hoạt tính tại phòng thí nghiệm Đại học Flinders . Ảnh: Đại học Flinders.

Nhóm nghiên cứu áp dụng phương án sử dụng chất xúc tác cho ORB, đạt được thành công bộ lưu trữ hai điện tử có thể sạc và xả trong ORB trên cơ sở polymer.

Nhóm nghiên cứu của TS Jia đã thông báo chế tạo thành công loại pin polymer hoàn toàn hữu cơ, có điện áp tế bào là 2,8 V, đây là điện áp cao nhất trong các loại pin hữu cơ. Phương pháp này còn tăng gấp đôi khả năng lưu trữ điện năng.

Loại pin mới có thể cung cấp dung lượng 175 mAh/g, tương đương với pin lithium-ion thương mại, tiến gần hơn đến việc đưa ORB vào ứng dụng trong thực tế. Từ những kết quả này, nhóm nghiên cứu tiếp tục phát triển và hoàn thiện pin hữu cơ để sử dụng trong thiết bị điện tử tiêu dùng.

Bài báo, "Giảm TEMPO xúc tác anthraquinone để thực hiện tích trữ năng lượng hai điện tử của Poly (TEMPO-methacrylate) '2022 của Wenbiao Li, Shangxu Jiang, Yuan Xie, Xiaoqing Yan, Fugang Zhao, Xinchang Pang, Kai Zhang và Zhongfan Jia đã đã được xuất bản trên ACS Energy Letters.