Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã thành công trong việc tạo ra một thiết bị có hiệu suất cao hơn đáng kể so với pin lithium-ion hiện có.
Các nhà nghiên cứu đã tạo ra những bước đột phá mới về mật độ năng lượng và hiệu suất chu kỳ của một loại pin mới mà một ngày nào đó có thể thay thế các thiết bị pin lithium-ion. 
Các nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Vật liệu Quốc gia Nhật Bản (NIMS) đã hợp tác với SoftBank Corp. để phát triển pin lithium-không khí với mật độ năng lượng trên 500Wh/kg có thể sạc và xả ở nhiệt độ phòng.
Các nhà nghiên cứu cho biết pin lithium-không khí có mật độ năng lượng cao hơn đáng kể so với pin lithium-ion hiện đang được sử dụng và việc chế tạo pin lithium-không khí đặt nền tảng cho các ứng dụng rộng hơn và thậm chí là thương mại.
Mặc dù các nhà khoa học từ lâu đã biết rằng pin lithium-không khí có tiềm năng lớn để sử dụng làm pin sạc, nhưng phần lớn tiềm năng này chỉ là lý thuyết.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã học được trong phần tóm tắt của bài báo đăng trên tạp chí Materials Horizons rằng mật độ năng lượng của pin lithium-ion thông thường đang bắt đầu đạt đến giới hạn để đáp ứng yêu cầu của các thiết bị lưu trữ năng lượng tiên tiến như xe điện và máy bay không người lái. , mà Thiết bị sạc chậm vào ban ngày và xả vào ban đêm.
Nhà nghiên cứu cấp cao của NIMS Shoichi Matsuda đã dẫn đầu nhóm nghiên cứu cùng với nhiều người khác khám phá các giải pháp thay thế cho thiết kế pin lithium-ion.
Các nhà nghiên cứu viết: “Pin lithium-không khí (LAB), với mật độ năng lượng gấp 2 đến 5 lần so với pin lithium-ion, là ứng cử viên tiềm năng cho pin sạc thế hệ tiếp theo trong các lĩnh vực ứng dụng nói trên”.
Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng trên thực tế, chỉ có một số pin Li-air mật độ năng lượng cao được chế tạo và phát triển, chủ yếu là do pin Li-air có xu hướng chứa một số lượng lớn các thành phần không hoạt động (ví dụ: chất phân tách và chất điện phân), mặc dù các thành phần không hoạt động này không tham gia. phản ứng hóa học, nhưng sẽ làm cho trọng lượng của nó giảm xuống. 
(a) Tập đoàn NIMS và SoftBank của Nhật Bản cùng phát triển vật liệu mới cho pin lithium-không khí;
(b) Công nghệ sản xuất pin do Trung tâm phát triển công nghệ tiên tiến NIMS-SoftBank phát triển;
(c) Pin li-không khí có mật độ năng lượng trên 500 Wh/kg ổn định trong các chu kỳ nạp-xả ở nhiệt độ phòng.
phương pháp khả thi
Nhóm R&D của Matsuda phát triển các vật liệu tại Trung tâm Phát triển Công nghệ Tiên tiến NIMS-SoftBank để cải thiện hiệu suất của pin lithium-không khí nhằm nhận ra tiềm năng mật độ năng lượng cao của chúng. Họ cũng đã phát triển một kỹ thuật để sản xuất các thiết bị này cho các ứng dụng khác nhau.
Pin Li-air điển hình bao gồm một lá kim loại Li, bộ phân tách, chất điện phân không chứa nước dẫn điện Li-ion, điện cực carbon xốp và lớp khuếch tán khí.
Các nhà nghiên cứu giải thích trong bài báo của họ: "Trong quá trình phóng điện, sự hòa tan kim loại lithium xảy ra ở điện cực âm. Các electron được tạo ra đi qua một mạch bên ngoài đến điện cực dương, nơi chúng được sử dụng để khử oxy trong khí quyển để tạo thành lithium peroxide không hòa tan (Li2O2) như một sản phẩm phóng điện. . "
Trong nghiên cứu, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng trước đây, thiết bị không thể nhận ra tiềm năng mật độ năng lượng cao hơn 300 Wh/kg do pin chứa chất điện phân dư thừa và/hoặc pin hoạt động ở công suất diện tích tương đối nhỏ.
Trong bài báo của mình, họ tiết lộ rằng để tạo ra thiết bị pin, các nhà nghiên cứu đã cân bằng giữa việc kiểm soát chất điện phân và dung lượng thực của thiết bị.
Nhóm nghiên cứu hiện đang phát triển vật liệu pin hiệu suất cao và có kế hoạch tích hợp vật liệu pin hiệu suất cao vào pin lithium-không khí mới được phát triển để cải thiện hơn nữa tuổi thọ của chu kỳ pin, các nhà nghiên cứu cho biết. Mục tiêu của họ là đạt được mục đích sử dụng thực tế của pin tại Trung tâm Phát triển Công nghệ Tiên tiến NIMS-SoftBank để đẩy nhanh tính khả thi của việc thương mại hóa pin.