Memajukan Kendaraan Listrik: Komposit Ringan untuk Baterai Struktural
Salah satu masalah yang dihadapi insinyur yang mengembangkan kendaraan listrik (EV) adalah massa baterai yang diperlukan untuk memberikan daya pada motor. Baterai berat. Ini berarti bahwa untuk mendapatkan jarak tempuh—salah satu fitur paling diperlukan untuk EV—perlu ada kapasitas baterai yang cukup… tetapi ini menjadi sesuatu yang seperti lingkaran vicieuse karena semakin banyak baterai berarti lebih banyak massa dan lebih banyak massa berarti jarak tempuh yang berkurang.
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-hour per kilogram), tetapi juga memberikan dukungan struktural, karena memiliki kekakuan 25 GPa.
Leif Asp, profesor di Chalmers dan pemimpin proyek penelitian, yang dijalankan dalam kolaborasi dengan KTH Royal Institute of Technology (Stockholm, Swedia), mengatakan, "Upaya sebelumnya untuk membuat baterai struktural telah menghasilkan sel dengan baik properti mekanis, atau baik properti listrik. Tetapi di sini, menggunakan serat karbon, kami berhasil merancang baterai struktural dengan kapasitas penyimpanan energi yang kompetitif dan kekakuan."
Dalam sebuah makalah di Advanced Energy and Sustainability Research (vol. 2, issue 3), Asp dan rekan-rekannya menggambarkan baterai:
"Komposit baterai struktural terdiri dari elektroda negatif CF [serat karbon] dan elektroda positif foil alumunium yang didukung yang dipisahkan oleh pemisah GF [serat kaca] dalam bahan matriks SBE [elektrolit baterai struktural]. Akibatnya, CFs bertindak sebagai gastgeber untuk Li (yaitu, bahan elektroda aktif), mengkonduksikan elektron dan memperkuat bahan. Demikian pula, foil elektroda positif menyediakan kombinasi fungsionalitas mekanis dan listrik. SBE memfasilitasi transportasi ion Li dan mentransfer beban mekanis antara serat, partikel dan plies. Dua jenis pemisah kain GF, Whatman GF/A dan GF plain weave, digunakan sebagai bahan model untuk menyelidiki efek ketebalan dan arsitektur pemisah, serta anisotropi bahan, pada performa multifungsi."
Saat ini mereka sedang bekerja pada baterai struktural baru dengan foil alumunium diganti oleh serat karbon dan penggunaan pemisah fiberglass yang lebih tipis.
Asp mengatakan bahwa dia berharap penelitian lebih lanjut akan menghasilkan baterai yang memiliki densitas energi 75 watt-hour per kilogram dan kekakuan 75 GPa.
"Jika Anda melihat teknologi konsumen," kata Asp, "kita mungkin dalam beberapa tahun dapat memproduksi smartphone, laptop atau sepeda listrik yang beratnya setengah dari saat ini dan jauh lebih kompak."
