Ilmuwan Temukan Baterai Baru dengan Pengisian Supercepat

REPUBLIKA.CO.ID, JAKARTA -- Para ilmuwan di University of Twente di Belanda telah menghasilkan baterai lithium-ion eksperimental dengan desain elektroda baru. Desain baru dengan struktur kristal “terbuka dan teratur”. Menurut mereka, baterai lithium-ion eksperimental tersebut memungkinkan pengisian daya 10 kali lebih cepat dari perangkat saat ini.

Dilansir dari New Atlas, Selasa (16/11), baterai lithium-ion yang memberi daya pada kendaraan listrik, smartphone, dan perangkat lain yang tak terhitung jumlahnya saat ini memiliki dua elektroda, katoda dan anoda. Studi baru ini berfokus pada anoda.

Sekarang anoda ini terbuat grafit, yang berfungsi dengan baik dalam banyak hal tetapi tidak dapat mengakomodasi tingkat pengisian ultra cepat tanpa rusak. Ilmuwan mencari anoda baru dengan bahan yang menampilkan struktur berpori skala nano.

Anoda seperti ini menjanjikan area kontak yang lebih besar dengan elektrolit cair yang mengangkut ion lithium, sekaligus memungkinkan ion berdifusi lebih mudah ke dalam bahan elektroda padat. Pada akhirnya ini membuat perangkat yang mengisi daya jauh lebih cepat.

Namun ada kekurangan dengan materi yang diajukan selama ini. Sifat saluran yang tidak teratur dan acak dalam struktur nano berpori dapat menyebabkan struktur tersebut runtuh selama pengisian.

Selain itu juga bisa mengurangi kepadatan dan kapasitas baterai, serta dapat menyebabkan lithium menumpuk di permukaan anoda dan menurunkan kinerjanya di setiap siklus. Selanjutnya, pembuatan bahan-bahan ini rumit, melibatkan bahan kimia keras dan menghasilkan limbah kimia yang signifikan.

Ilmuwan University of Twente percaya bahwa mereka telah menemukan alternatif yang cocok dalam bahan yang disebut niobat nikel. Berbeda dengan sifat tidak teratur dari larutan sebelumnya, nikel niobate memiliki struktur kristal “terbuka dan teratur” dengan saluran yang identik dan berulang untuk pengangkutan ion.

Para peneliti mengintegrasikan anoda nikel niobate ini ke dalam sel baterai penuh dan menguji kinerjanya. Tim menemukan bahwa anoda ini menawarkan tingkat pengisian sangat cepat 10 kali lebih cepat daripada baterai lithium-ion saat ini.

Mereka juga mencatat bahwa niobat nikel lebih padat daripada grafit. Maka, niobat nikel memiliki kepadatan energi volumetrik yang lebih tinggi, yang dapat disamakan dengan versi komersial dari baterai yang lebih ringan dan lebih padat.

Para ilmuwan juga melaporkan bahan anoda baru memiliki kapasitas tinggi. Perubahan volume dalam niobat nikel minimal selama operasi, 81 persen dari kapasitasnya dipertahankan di 20.000 siklus. Semua ini berlangsung tanpa merusak bahan anoda, sementara proses pembuatan nikel niobate juga dikatakan jauh lebih mudah daripada bahan berstruktur nano lainnya dan tidak memerlukan ruang bersih untuk disatukan.

Menurut para peneliti, hasil ini menunjukkan potensi penyimpanan energi anoda nikel niobate dalam perangkat baterai praktis. Mereka melihat potensi langsung dalam aplikasi jaringan untuk menyalakan mesin listrik yang membutuhkan pengisian cepat, atau dalam transportasi kendaraan listrik berat.