Ilmuwan China Temukan Cara Bikin Baterai Lebih Efisien Pakai Air, Ini Penjelasannya

, Beijing - Para peneliti China mengklaim bahwa desain baterai baru berbasis air lebih aman dan lebih hemat energi dibandingkan dengan baterai lithium-ion konvensional.

Baterai air memiliki masa pakai lebih dari 1.000 siklus pengisian dan pengosongan, demikian yang dilaporkan oleh tim peneliti pada tanggal 23 April di jurnal Nature Energy.

Mengutip dari Live Science, Sabtu (16/6/2024), diketahui bahwa salah satu sifat terpenting dari baterai adalah kepadatan energi yang dimiliknya. Berapa banyak jumlah energi yang dikandung baterai relatif, sesuai dengan ukuran atau beratnya.

Baterai lithium-ion memiliki kepadatan energi yang sangat tinggi dan banyak digunakan pada mobil listrik dan perangkat portabel. Namun, komponen cairannya, yang biasa disebut elektrolit mengandung bahan kimia organik dapat terbakar atau meledak jika sistem terlalu panas.

Sebaliknya, baterai berbasis air jauh lebih aman, tetapi umumnya memiliki kepadatan energi yang lebih rendah karena rentang tegangan yang terbatas. Namun, dengan mengubah proses kimiawi yang terjadi di dalam elektrolit air, tim Li secara signifikan telah meningkatkan kepadatan energi dan kinerja keseluruhan baterai air.

Sebenarnya, larutan elektrolit adalah campuran dari banyak bahan kimia yang berbeda dari kinerja baterai. Zat aditif yang disebut mediator membantu memindahkan elektron melewati larutan tersebut dengan menjalani serangkaian reaksi oksidasi dan reduksi (redoks) yang mendukung.

Untuk baterai berair, mediator yang paling umum adalah yodium, melalui serangkaian reaksi redoks individual, elemen halogen ini dapat mentransfer hingga enam elektron per siklus, mengubah iodida (I-) menjadi iodat (IO3-).

Namun, laju reaksi yang lambat dan hasil sampingan yang tidak diinginkan menyebabkan zat aditif ini biasanya menghasilkan baterai dengan kepadatan energi yang rendah.

2 dari 4 halaman

Kronologi Penelitian

Hyundai Motor Group resmi memulai pembangunan pabrik Hyundai Energy Indonesia (HEI) di Cikarang yang fokus memproduksi baterai kendaraan listrik. (Arief/)

Untuk meningkatkan efisiensi urutan redoks mediasi ini (dan kepadatan energi secara keseluruhan), Xianfeng Li dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, dan rekan-rekannya mengembangkan elektrolit halogen campuran, yang mengandung ion I- dan bromida (Br-) dalam larutan asam.

Memasukkan bromin, unsur halogen lain yang mampu mentransfer elektron, menjadi batu loncatan untuk proses kimia yang sulit ini, meningkatkan laju reaksi dan menekan pembentukan produk sampingan yang mengganggu.

Melalui analisis elektrokimia dan spektroskopi yang mendetail, tim peneliti berhasil menunjukkan bahwa ion bromida berpartisipasi dalam reaksi redoks bersama dengan iodida, membentuk perantara yang penting dan meningkatkan kecepatan dan efisiensi urutan transfer elektron.

Para peneliti kemudian memulai serangkaian percobaan untuk mengevaluasi dampak elektrolit “hetero-halogen” ini terhadap kinerja keseluruhan dari beberapa jenis baterai yang umum menggunakan bahan yang berbeda sebagai terminal negatif (anode).

3 dari 4 halaman

Memiliki Masa Pakai Tahan Lama

Ilustrasi baterai. (dok. pexels/mohamed abdelghaffar)

Elektrolit baru ini memiliki kepadatan energi hampir dua kali lipat dibandingkan dengan baterai lithium-ion standar ketika digunakan dengan anoda kadmium, yang biasanya ditemukan pada perangkat portabel berenergi tinggi seperti perkakas listrik.

Sementara itu, sistem vanadium, yang sering dipasang pada pembangkit listrik dan generator energi terbarukan untuk penyimpanan energi jaringan, menunjukkan masa pakai yang sangat lama, mempertahankan kinerja puncak selama lebih dari 1.000 siklus pengisian-pengosongan.

Dalam kedua kasus tersebut, tim melaporkan peningkatan efisiensi energi dan menghitung bahwa sistem hetero-halogen berair akan lebih kompetitif dibandingkan dengan teknologi lithium-ion saat ini.

Adapun tim berharap bahwa peningkatan kinerja yang substansial ini akan mengarah pada penggunaan baterai berbasis air yang lebih luas sebagai alternatif yang lebih aman dan ber densitas energi tinggi untuk sistem yang ada.

4 dari 4 halaman

Mazda dan Panasonic Kolaborasi Kembangkan Baterai Lithium-Ion

Baterai Mobil Listrik — Warna biru itu merupakan baterai di mobil listrik (Foto: Electrek).

Mazda Motor Corporation dan Panasonic Energy, resmi bekerja sama untuk pengembangan baterai lithium-ion silinder. Kesepakatan tersebut, tersebut tercapai setelah keduanya melakukan diskusi selama 9 bulan yang bertujuan untuk membangun kemitraan jangka menengah dan jangka panjang.

Kedua perusahaan asal Jepang ini, sudah memulai pembicaraan pada Juni 2023. Pada dasarnya, Mazda ikut serta dalam penyediaan baterai silinder Panasonic.

Disitat dari Motor1, baterai silinder Panasonic sebagian besar digunakan di Tesla. Dalam beberapa tahun terakhir, perusahaan mulai mengerjakan sel silinder tipe 4680 berkapasitas besar dan berkapasitas tinggi, yang selain Tesla mungkin juga digunakan Subaru dan mazda.

Proses diskusi antara Panasonic dan Mazda sangat mirip dengan yang terjadi antara Panasonic dan Subaru, yang juga menghasilkan kesepakatan terkait pasokan baterai lithium-ion otomotif silinder.

Sementara itu, Panasonic bermaksud meluncurkan baterai tipe 4680 pertama pada bulan April-September 2024.

Perusahaan ini juga menawarkan tipe yang lebih kecil (1865, 2170) dan yang prismatik, tetapi sel prismatik bahkan tidak dipertimbangkan karena kata kuncinya adalah silinder.

Ada kemungkinan bahwa produksi baterai tipe 4680 awal Panasonic di Jepang adalah untuk Mazda dan Subaru.