Baterai Aluminium-Graphene Pengisian 5 Detik Berfungsi Dari –40°C hingga 120°C, 250.000 Siklus
- Para insinyur membuat baterai baru yang dapat berfungsi pada suhu berkisar antara -40°C hingga 120°C, dan dapat diisi dalam waktu 5 detik.
- Ia dapat mempertahankan 91% kapasitasnya setelah 250.000 siklus pengisian-pengosongan.
- Baterainya sangat fleksibel, dapat dilipat hingga 10.000 kali.
Para insinyur di Universitas Zhejiang, Tiongkok telah mengembangkan baterai graphene aluminium siklus panjang yang sangat cepat, tahan segala cuaca, dan memiliki kinerja unggul, terutama dalam hal waktu pengisian daya. Setelah produksi komersial dimulai, baterai dapat terisi penuh dalam 5 detik dan kemudian bertahan selama dua jam.
Peneliti material dan teknik yang mengembangkan baterai mengklaim bahwa baterai ini lebih tahan dingin, tidak mudah terbakar, dan dapat bekerja pada kisaran suhu -40°C hingga 120°C. Namun, hanya sedikit pakar industri yang meragukan klaim ini.
Kutub negatif baterai terbuat dari aluminium dan kutub positif dari graphene. Ia mampu mempertahankan 91% kapasitasnya setelah seperempat juta siklus pengisian-pengosongan – jauh lebih baik daripada baterai lithium saat ini. Perangkat ini dibuat untuk perangkat energi segala iklim dan memiliki fleksibilitas luar biasa yang dapat dilipat hingga 10.000 kali.
Jika terintegrasi dengan smartphone, dapat diisi dayanya dalam 5 detik dan digunakan hingga dua jam. Selain itu, baterainya dapat bertahan hingga 70 tahun tanpa kehilangan kapasitasnya, meskipun ponsel diisi dayanya 10 kali setiap hari.
Desain dan Performa
Untuk membuat bahan katoda baterai aluminium-ion, mereka memilih grafit, graphene, sulfur dan logam sulfida. Karbon grafit menyediakan fitur seperti pengisian cepat dan siklus stabil. Untuk katoda berbasis karbon, para insinyur memenuhi 4 persyaratan –
- Kisi graphene yang sangat mengkristal.
- Matriks penghantar elektron berkelanjutan untuk transportasi arus besar dan mitigasi polarisasi internal.
- Kekuatan mekanik yang tinggi dan modulus Young untuk mencegah keruntuhan material.
- Saluran yang saling berhubungan, memfasilitasi permeabilitas elektrolit tinggi dan difusi ion.
Untuk memenuhi persyaratan ini, mereka telah membuat film graphene ideal yang dibuat dengan larutan kristal cair graphene oksida (GO) yang dipintal basah atau dilapisi tuang ke dalam film GO, diikuti dengan reduksi kimia untuk membentuk film GO (rGO) tereduksi dan anil suhu tinggi.
Lembaran graphene yang selaras sempurna menghasilkan konduktivitas listrik dan sifat mekanik yang lebih tinggi dibandingkan busa graphene yang terdiri dari lembaran graphene yang tidak berorientasi. Film rGO selanjutnya dianil pada suhu 2850 derajat Celsius untuk memulihkan cacat atom, mengubahnya menjadi film graphene keperakan yang panjang dan berkesinambungan.
Kinerja baterai terutama bergantung pada kecepatan elektron dan ion bergerak antara elektroda negatif dan positif. Bahan elektroda harus memungkinkan elektron dan ion sebanyak mungkin mengalir bebas. Jika jalanan terlalu padat, kinerja akan terpengaruh. Itulah alasannya kita perlu menjaga kualitas, orientasi dan porositas struktur mikro. Dan jaringan konduktif, saluran transpor ion, dan saluran ionik dalam struktur makro.
Referensi:Sciencemag | DOI:10.1126/sciadv.aao7233 | Universitas Zhejiang
Prinsip desain ini memungkinkan baterai aluminium-graphene mengambil langkah maju yang besar dan memberikan kinerja yang menakjubkan. Sebelumnya, kapasitas baterai aluminium berkisar sekitar 60mAh/g, dengan siklus pengisian-pengosongan kurang dari ribuan kali.
Baterai menyalakan LED ZJU-120 | Kredit gambar:Universitas Zhejiang
Setelah pengujian, elektroda positif graphene berkapasitas 120mAh/g, setelah 25 juta siklus pengisian-pengosongan masih mempertahankan kapasitas 91 persen. Pada saat yang sama, pengisian cepat dapat terisi dalam 1,1 detik, mempertahankan kapasitas reversibel sebesar 111mAh/g.
Beberapa Pakar Tidak Terpesona dengan Temuan ini
Menurut pakar industri, Zheng Jiatu, wakil direktur pelaksana Teknologi Pengisian Kendaraan Listrik Tiongkok, hasil yang dipublikasikan oleh tim tersebut tidak terlihat menjanjikan. “Angka-angka tersebut harus dibaca dengan hati-hati”, bahkan pengujian siklus pengisian-pengosongan seperempat juta itu sendiri akan memakan waktu yang sangat lama. Hasil ini lebih mungkin merupakan eksperimen yang dilakukan pada model data simulasi, bukan pengujian prototipe.
Apalagi komersialisasi tentu memerlukan beberapa hal yang tidak jelas. Beberapa faktor kuncinya meliputi kinerja biaya, intensitas energi jenis baterai tertentu, keamanan, keandalan, dan model bisnis yang matang. Masih banyak teknologi lain yang sudah terbukti dan siap pakai, namun belum dikomersialkan.
Baca:Baterai Magnesium-Ion Lebih Efisien dan Aman Dibanding Lithium
Namun, kata tim peneliti, perjalanan mereka masih panjang dan banyak kendala yang harus diatasi. Mereka percaya baterai “super” jauh lebih baik daripada baterai lithium ion, namun masih banyak hal yang perlu ditingkatkan. Selain itu, elektrolit cair ionik konvensional harganya cukup mahal, jika bisa menemukan elektrolit yang lebih murah maka peluang bisnis baterai ion aluminium akan lebih luas.
