Thông qua quá trình carbon hóa, giấy được chuyển đổi thành carbon tinh khiết, nhóm nghiên cứu đã chuyển hóa các sợi giấy thành bọt carbon - nguyên liệu chế tạo các điện cực sử dụng trong pin sạc .

Để tạo ra cực dương carbon từ giấy, nhóm nghiên cứu đã sử dụng tia lazer để cắt giấy kraft mỏng thành các dạng hình học, mạng tinh thể khác nhau. Sau đó, giấy được nung nóng đến 1.200°C trong lò nung không có oxy, để chuyển đổi nó thành carbon tinh khiết.

Vì quá trình carbon hóa diễn ra trong môi trường không có oxy, lượng carbon dioxide được xả ra sẽ không đáng kể, khiến quy trình này trở thành giải pháp thay thế xanh hơn so với đốt rác.

Thông thường, khi bị rơi hay va chạm, các điện cực sẽ bị nứt và vỡ vụn. Đây là một trong những lý do chính khiến thời lượng pin ngắn dần theo thời gian. Tuy nhiên với công nghệ mới của NTU, cực dương sẽ có độ bền, tính linh hoạt và tính điện hóa cao. Pin có thể hấp thụ năng lượng tốt hơn tới 5 lần; sạc và xả tới 1.200 lần, bền gấp đôi so với cực dương trong pin điện thoại hiện tại. Ngoài ra, loại pin sử dụng cực dương do NTU sản xuất cũng chịu được nhiều áp lực vật lý hơn so với các loại pin cùng loại.

Bên cạnh đó, phương pháp do NTU phát triển cũng sử dụng quy trình ít tốn năng lượng và ít kim loại nặng hơn so với các phương pháp sản xuất cực dương của pin công nghiệp hiện nay. Nhóm cũng sẽ tiến hành nghiên cứu sâu hơn để cải thiện khả năng lưu trữ năng lượng và giảm thiểu năng lượng nhiệt cần thiết trong quá trình chuyển đổi giấy thành carbon.

Do cực dương chiếm giá trị từ 10 đến 15% tổng chi phí của pin lithium-ion, phương pháp mới này sử dụng vật liệu phế thải chi phí thấp sẽ làm giảm chi phí sản xuất. Sử dụng giấy vụn làm nguyên liệu thô để sản xuất cực dương pin giảm bớt sự phụ thuộc vào những nguồn carbon thông thường, chẳng hạn như chất độn carbon và chất kết dính tạo ra carbon, được khai thác sau đó phải xử lý bằng hóa chất và máy móc khắc nghiệt.

Công nghệ mới của NTU hứa hẹn sẽ đem lại luồng gió mới cho ngành sản xuất pin lithium-ion.

Nguồn: CESTI