Baterai solid-state, yang secara luas dianggap sebagai generasi berikutnya dari teknologi baterai litium, memiliki potensi yang menjanjikan untuk aplikasi pada kendaraan energi baru (new energy vehicle/NEV) dan penerbangan ketinggian rendah.

Beijing, China (Xinhua/Indonesia Window) – Tim ilmuwan China baru-baru ini membuat kemajuan signifikan dalam mengatasi kendala penting pada baterai solid-state, sehingga mendorong performa mereka ke level baru.

Baterai solid-state, yang secara luas dianggap sebagai generasi berikutnya dari teknologi baterai litium, memiliki potensi yang menjanjikan untuk aplikasi pada kendaraan energi baru (new energy vehicle/NEV) dan penerbangan ketinggian rendah.

Sebelumnya, sebuah baterai berbobot 100 kilogram dapat memberi daya pada kendaraan untuk menempuh jarak sekitar 500 kilometer, tetapi terobosan terkini menjanjikan peningkatan jangkauan tersebut hingga lebih dari 1.000 kilometer.

Inti sebuah baterai adalah ion litium, yang bertindak seperti ‘kurir’, bergerak bolak-balik antara elektrode positif dan negatif untuk memfasilitasi aliran elektron. Elektrolit padat berfungsi sebagai ‘jalan’ bagi ion-ion ini.

Namun, pada baterai solid-state konvensional, elektrolit berbasis sulfida terlalu keras, sedangkan elektrode logam litium terlalu lunak. Ketika kedua material ini berinteraksi, kontak yang tidak merata menciptakan resistansi, menghambat pergerakan ion, dan mengurangi efisiensi, sehingga menimbulkan kendala yang telah lama menghambat komersialisasi.

Untuk mengatasi hal ini, tim peneliti China berhasil mengembangkan solusi inovatif yang secara mulus menjembatani kesenjangan antara material keras dan lunak, sehingga memastikan transportasi ion yang lebih lancar dan kinerja yang ditingkatkan.

Salah satu pendekatan dari Institut Fisika, yang berada di bawah naungan Akademi Ilmu Pengetahuan China (Chinese Academy of Sciences/CAS), menggunakan ion-ion iodin sebagai semacam ‘lem’ spesial. Dalam operasinya, ion-ion iodin bermigrasi ke antarmuka antara elektrode dan elektrolit, tempat mereka menarik ion litium untuk mengisi celah dan pori-pori mikroskopis.

Mekanisme perbaikan mandiri ini menciptakan antarmuka yang terikat erat, sehingga secara efektif mengatasi salah satu kendala paling persisten untuk mencapai pemanfaatan baterai solid-state.

Para ilmuwan di Institut Penelitian Logam di bawah naungan CAS memberikan ‘transformasi yang fleksibel’ kepada elektrolit. Dengan membangun kerangka berbasis polimer, mereka menciptakan baterai yang tetap berfungsi penuh bahkan setelah ditekuk atau dipuntir 20.000 kali.

Desain ini tidak hanya menawarkan daya tahan yang luar biasa tetapi juga menggabungkan aditif kimiawi khusus ke dalam kerangka fleksibel tersebut, beberapa untuk mempercepat pengangkutan ion litium dan yang lainnya untuk menangkap ion tambahan, sehingga bisa meningkatkan kapasitas penyimpanan energi hingga 86 persen.

Dalam perkembangan lain, tim dari Universitas Tsinghua memperkenalkan teknik penguatan fluorin. Mereka memodifikasi elektrolit dengan bahan polieter terfluorinasi, memanfaatkan resistansi fluorin yang tinggi terhadap tegangan untuk membentuk lapisan pelindung pada permukaan elektrode. Lapisan pelindung yang kaya dengan fluorida ini mencegah elektrolit rusak di bawah tegangan tinggi.

Hasilnya, baterai yang menggunakan teknologi ini telah lulus sejumlah uji keamanan yang ketat, termasuk uji penetrasi paku dan uji paparan suhu 120 derajat Celsius, tanpa terbakar atau meledak, sehingga menjamin performa tinggi sekaligus keamanan.

Laporan: Redaksi