Metode Baru Melacak Komponen Internal Baterai dengan Presisi untuk Solusi Energi Masa Depan
Masa depan mobilitas adalah mobil, truk, dan pesawat listrik. Namun tidak ada satu desain baterai yang dapat memdayai masa depan itu. Bahkan baterai ponsel dan laptop memiliki kebutuhan dan desain yang berbeda. Baterai yang dibutuhkan selama beberapa dekade ke depan harus disesuaikan dengan penggunaan spesifiknya. Dan itu berarti memahami tepat apa yang terjadi, secara maksimal mungkin, di dalam setiap tipe baterai.
Setiap baterai bekerja pada prinsip yang sama: ion, yaitu atom atau molekul dengan muatan listrik, mengaruhi arus dari anoda ke katoda melalui bahan yang disebut elektrolit, dan kemudian kembali lagi. Namun pergerakan tepat mereka melalui bahan tersebut, apakah cair atau padat, telah memusingkan ilmuwan selama bertahun-tahun. Mengetahui tepat bagaimana berbagai tipe ion Bergerak melalui berbagai tipe elektrolit akan membantu peneliti menemukan cara untuk mempengaruhi pergerakan tersebut untuk menciptakan baterai yang mengisi dan mengosongkan daya dengan cara yang paling cocok untuk penggunaan spesifiknya.
Tim ilmuwan telah menunjukkan kombinasi teknik yang memungkinkan pengukuran presisi ion Bergerak melalui baterai. Kombinasi metode eksperimental yang berbeda mengukur kecepatan dan konsentrasi lalu membandingkan keduanya dengan teori. Metode tersebut termasuk menggunakan sinar-X ultra-terang untuk mengukur kecepatan ion Bergerak melalui baterai dan secara bersamaan mengukur konsentrasi ion dalam elektrolit sementara baterai model melempar daya. Tim peneliti kemudian membandingkan hasil mereka dengan model matematis. Hasilnya adalah angka yang sangat akurat yang mewakili arus yang diaruhi oleh ion — yang disebut angka transportasi.
Angka transportasi pada dasarnya adalah jumlah arus yang diaruhi oleh ion positif berhubungan dengan arus listrik keseluruhan; perhitungan tim tersebut menempatkan angka tersebut sekitar 0,2. Kesimpulan ini berbeda dengan yang dihasilkan oleh metode lain karena sensitivitas cara baru mengukur pergerakan ion ini.
Untuk eksperimen ini, tim peneliti menggunakan elektrolit polimer padat alih-alih yang cair yang banyak digunakan untuk baterai lithium-ion. Polimer lebih aman karena menghindari masalah kebakaran beberapa elektrolit cair.
Di masa lalu, cara terbaik untuk meneliti kerja dalam baterai adalah dengan mengirim arus melalui mereka lalu menganalisis apa yang terjadi setelahnya. Kemampuan untuk melacak ion Bergerak secara real-time memberikan ilmuwan kesempatan untuk mengubah pergerakan tersebut sesuai kebutuhan desain baterai mereka.
Langkah berikutnya adalah menganalisis polimer yang lebih kompleks dan bahan lain, seperti kalsium dan seng, dan akhirnya ke elektrolit cair.
