Lithium-Metal, 3x Gandakan Kapasitas Baterai

Jika Anda bertanya kepada siapa saja di Amerika atau di Eropa (benua yang menjadi barometer otomotif dunia) tentang apa yang menjadi pertimbangan utama pasar mau melirik atau mau menggunakan mobil listrik? Pasti jawabannya adalah pada kemampuan daya jelajahnya. Tak peduli bagaimana kesiapan ekosistem mobil listrik yang terbentuk, jaminan dari produsen, regulasi pemerintah, infrastruktur atau keunggulan lainnya dibanding kendaraan bertenaga fosil saat ini, kecemasan konsumen otomotif masa depan masih sangat besar pada kemapuan penyimpanan energi listriknya.

Kecemasan itu sangat beralasan, karena sampai saat ini, mobil listrik dengan teknologi paling baru sekalipun (generasi ke-2) masih membutuhkan waktu berjam-jam untuk mengisi ulang baterainya sampai 80% dari kapasitasnya. Sekalipun sudah menggunakan teknologi fast charging, konsumen tak punya cukup waktu untuk itu.

Sampai saat ini, hanya ada 2 cara yang dapat dilakukan oleh produsen otomotif dalam meningkatkan daya jelajah mobil listriknya, yaitu menambah jumlah baterai atau meningkatkan kapasitas penyimpanan energi baterai. Menambah jumlah baterai pada satu unit mobil listrik berarti meningkatkan biaya produksi secara signifikan sekaligus meningkatkan beban mati kendaraan itu sendiri.

Tantangan inilah yang ingin dipecahkan oleh University of Waterloo, Canada. Baru-baru ini, mereka berhasil mengembangkan teknologi lithium-metal battery. Lithium metal battery bisa jadi adalah sebuah solusi baru dalam upaya meningkatkan secara signifikan kapasitas penyimpanan energi produk mobil listrik.

Apa Itu Lithium-Metal Battery?

Lithium-metal battery bukanlah teknologi baru. Lithium-metal battery yang kemudian berkembang menjadi lithium-ion battery dengan mudah dapat kita temukan di toko atau swalayan terdekat. Digunakan secara umum untuk sumber energi perlengkapan atau peralatan rumah tangga pada umumnya seperti jam dinding, remote TV, mainan anak-anak, radio jinjing, senter dsb. Perbedaan antara lithium-metal battery dan lithium-ion battery adalah pada kemampuannya untuk diisi ulang. Lithium-ion battery bisa kita isi ulang, sedangkan lithium-metal battery tidak.

Lithium adalah komponen utama dalam produk baterai yang saat ini belum tergantikan. Lithium merupakan senyawa yang dapat menyimpan energi listrik dengan kapasitas besar tetapi memiliki angka kegagalan kimiawi yang rendah.

Meskipun dinilai sebagai material terbaik saat ini, lithium memiliki kelemahan mendasar. Selain sangat reaktif dengan air, senyawa lithium yang terdapat pada baterai beresiko mengalami deformasi struktural dalam skala mikroskopik ketika baterai diisi ulang. Hal inilah yang membuat kapasitas baterai lithium terus menurun seiring dengan frekuensi penggunaannya.

Beberapa kelompok peneliti dari Universitas Waterloo, Kanada telah membuat lompatan siknifikan dalam teknologi lithium-metal battery untuk mobil listrik. Dengan menggunakan elektroda negatif sebuah lithium-metal, kapasitas baterai bisa ditingkatkan beberapa kali lipat.

Dengan demikian, telah ditemukan solusi yang murah, aman sekaligus tahan lama bagi kendala keterbatasan jelajah mobil listrik selama ini. – Quanquan Pang (Pemimpin proyek penelitian baterai lithium Universitas Waterloo, Kanada)

Peningkatan kapasitas penyimpanan energi listrik atau dengan kata lain meningkatnya kerapatan teknologi penyimpanan energi pada baterai mampu meningkatkan daya jelajah mobil listrik secara signifikan sampai dengan 3 kali lipat dari kapasitas baterai listrik biasa.

Tantangan Keamanan

Masalah mendasar pada setiap produk baterai lithium adalah internal short circuits (perubahan struktur kimia dalam skala microskopik). Baterai lithium dapat meledak karena sifat dasar lithium sebagai logam alkali sangat reaktif dengan air atau bahkan uap air yang terdapat di udara terbuka sekalipun. Baterai lithium yang sering kita gunakan pada umumnya aman, tetapi jika baterai rusak atau cacat produksi, bisa meledak dan memicu kebakaran.

Jadi, untuk membuat teknologi baterai lithium untuk mobil listrik ini bisa berfungsi dan aman, Pang dan beberapa peneliti dari Universitas Waterloo, Kanada (termasuk Linda Nazar, profesor kimia dan teknik kimia yang mengawasi) harus menemukan solusi atas dua masalah keamanan.

Masalah keamanan pertama adalah risiko kebakaran dan ledakan yang disebabkan oleh perubahan struktural mikroskopik tersebut. Masalah kedua adalah reaksi kimia yang bisa terjadi selama penggunaan yang menciptakan korosi dan mengurangi kapasitas baterai.

Para peneliti tersebut memecahkan kedua masalah diatas dengan menambahkan senyawa kimia yang terbuat dari unsur fosfor dan sulfur ke cairan elektrolit yang membawa muatan listrik di dalam baterai. Senyawa fosfor-sulfur bereaksi dengan elektroda logam lithium di dalam baterai dan menciptakan lapisan yang sangat tipis di atas lithium. Lapisan itu yang kemudian melindungi lithium dari paparan air.

Kami menginginkan cara yang sederhana dan proposional untuk melindungi logam lithium. Dengan solusi ini, kami hanya menambahkan senyawa dan bekerja dengan sendirinya. – Quanquan Pang.

Terobosan Pang secara khusus membantu dalam pengembangan teknologi baterai logam lithium untuk mobil listrik. Senyawa kimia membuat baterai mempunyai kapasitas penyimpanan yang lebih besar dan otomatis meningkatkan kemampuan jelajah mobil listrik.

Baterai Lama Akan Lenyap

Selain mobil listrik dan mobil jenis hibrid, mobil konvensional juga mendapat manfaat dari kemajuan teknologi baterai, walau baterai tipe timbal-asam sel basah yang dianggap berteknologi kuno dan tidak banyak berubah dalam 100 tahun terakhir masih banyak digunakan oleh kendaraan bermotor yang berlalu-lalang disekitar kita. Mazda telah membangun kerjasama dan kemitraan dengan ELIIY Power Company dan Ube Industries mengembangkan baterai jenis lithium-ion untuk digunakan dalam mobil berbahan bakar gas. Ketiga perusahaan tersebut berencana untuk bekerja sama dalam mengembangkan teknologi baterai lithium-ion 12-volt yang tahan lama sebagai pengganti baterai starter asam timbal di setiap mobil yang diproduksi tahun 2021.

Sumber: www.digitaltrends.com