Một kiến trúc mới được phát triển đặt hai cải tiến này vào cùng một thiết bị để tạo thành một loại pin thể rắn an toàn, bền lâu và có khả năng lưu trữ một lượng lớn năng lượng.
Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã bị thu hút bởi silicon mật độ năng lượng cao cho thế hệ pin tiếp theo, nhưng việc đưa nó vào hỗn hợp còn có những trở ngại.

Ý tưởng là kết hợp hoặc thay thế hoàn toàn than chì được sử dụng làm cực dương bằng silicon để có khả năng lưu trữ gấp 10 lần các ion liti. Các silicon khiến chất điện phân lỏng nhanh chóng biến chất và pin nhanh hỏng, nhưng các tác giả của nghiên cứu mới này tin rằng giải pháp có thể nằm ở việc sử dụng chất điện phân ở trạng thái rắn để thay thế.

Giống như cực dương silicon, chất điện phân trạng thái rắn là một nhánh khác của nghiên cứu pin có thể mở ra một số khả năng thú vị. Chất điện phân lỏng thông thường mang các ion lithium qua lại giữa cực dương và điện cực khác của pin, cực âm, rất dễ bay hơi, điều này hạn chế khả năng tương thích với các vật liệu tiềm năng, hiệu suất cao khác như kim loại lithium. Chất điện phân trạng thái rắn hình thành như một giải pháp đầy hứa hẹn cho vấn đề này.

Các kỹ sư tại Đại học California, San Diego nghi ngờ chất điện phân rắn sate có thể mang lại một số ưu điểm tương tự như cực dương silicon. Những nỗ lực kết hợp silicon vào các cực dương của pin lithium đã bị cản trở bởi sự dao động về kích thước của các hạt silicon, chúng nở ra và co lại khi thiết bị sạc và phóng điện. Điều này kết hợp với sự tương tác không ổn định giữa cực dương silicon và chất điện phân lỏng để dẫn đến tổn thất dung lượng nghiêm trọng khi pin hoạt động theo chu kỳ.

Cách tiếp cận mới này liên quan đến việc thực hiện một số điều chỉnh về cách kết hợp cực dương silicon, với việc các nhà khoa học loại bỏ carbon và chất kết dính thường được sử dụng, đồng thời chọn một dạng vi silicon rẻ hơn, trải qua ít quá trình xử lý hơn. Sau đó, một chất điện phân rắn gốc sunfua được đưa vào để mang điện tích, và pin thu được tỏ ra cực kỳ ổn định, bằng cách tránh các tương tác gây hại ở cực dương.

Loại pin thể rắn hoàn toàn bằng silicon mới được mô tả là an toàn, bền lâu và dày đặc năng lượng. Một tế bào đầy đủ quy mô phòng thí nghiệm đã được chứng minh là có khả năng thực hiện 500 chu kỳ sạc và xả trong khi vẫn giữ được 80% dung lượng của nó, thể hiện tác dụng ổn định của thiết kế mới.