Komposit untuk baterai struktural

Salah satu masalah yang dihadapi oleh para insinyur yang mengembangkan kendaraan listrik (EV) adalah massa baterai yang diperlukan untuk memberikan daya ke motor. Baterainya berat. Artinya, untuk mendapatkan jangkauan—salah satu fitur yang paling dibutuhkan untuk sebuah EV—perlu ada kapasitas baterai yang cukup… tetapi ini menjadi semacam lingkaran setan karena lebih banyak baterai berarti lebih banyak massa dan lebih banyak massa berarti mengurangi jangkauan.

Para peneliti di Chalmers University of Technology di Swedia telah mengembangkan baterai yang bisa menjadi solusi untuk masalah ini karena tidak hanya menyimpan energi (24 watt-jam per kilogram), tetapi juga memberikan dukungan struktural, karena memiliki kekakuan 25 GPa.

Leif Asp, profesor di Chalmers dan pemimpin proyek penelitian, yang dijalankan bekerja sama dengan KTH Royal Institute of Technology (Stockholm, Swedia), mengatakan, “Upaya sebelumnya untuk membuat baterai struktural telah menghasilkan sel dengan sifat mekanik yang baik. , atau sifat listrik yang baik. Namun di sini, dengan menggunakan serat karbon, kami telah berhasil merancang baterai struktural dengan kapasitas penyimpanan energi yang kompetitif dan kekakuan.”

Dalam makalah di Penelitian Energi dan Keberlanjutan Tingkat Lanjut (vol. 2, edisi 3), Asp dan rekan penulisnya menjelaskan tentang baterai:

“Komposit baterai struktural terdiri dari elektroda negatif CF [serat karbon] dan elektroda positif yang didukung film aluminium yang dipisahkan oleh pemisah GF [serat kaca] dalam bahan matriks SBE [elektrolit baterai struktural]. Akibatnya, CF bertindak sebagai tuan rumah untuk Li (yaitu, bahan elektroda aktif), melakukan elektron dan memperkuat bahan. Demikian pula, foil elektroda positif menyediakan fungsionalitas mekanik dan listrik gabungan. SBE memfasilitasi transportasi Li-ion dan mentransfer beban mekanis antara serat, partikel, dan lapisan. Dua jenis pemisah kain GF, GF/A Whatman dan tenunan polos GF, digunakan sebagai bahan model untuk menyelidiki efek ketebalan dan arsitektur pemisah, serta anisotropi bahan, pada kinerja multifungsi.”

Saat ini mereka sedang mengerjakan baterai struktural baru dengan film aluminium yang digantikan oleh serat karbon dan penggunaan pemisah fiberglass yang lebih tipis.

Asp mengatakan bahwa ia mengharapkan penelitian lebih lanjut akan menghasilkan baterai yang memiliki kepadatan energi 75 watt-jam per kilogram dan kekakuan 75 GPa.

“Jika Anda melihat teknologi konsumen,” kata Asp, “mungkin dalam beberapa tahun untuk memproduksi smartphone, laptop, atau sepeda listrik yang beratnya setengah dari berat hari ini dan jauh lebih ringkas.”