Konsep-Konsep Baru Elektroda

0
18
Diagram cell baterai lithium-sulfur. (Sumber foto/@: Fraunhofer IWS)

Anoda dari prototip tidak terbuat dari lithium metalik biasa, tapi dari campuran silikon-karbon. Untuk meningkatkan stabilitas katoda sulfur, ilmuwan menggunakan karbon berlubang.

Diagram cell baterai lithium-sulfur. (Sumber foto/@: Fraunhofer IWS)
Diagram cell baterai lithium-sulfur. (Sumber foto/@: Fraunhofer IWS)

Para ahli sangat berharap bahwa penggunaan material-material baru akan menghasilkan pengembangan baterai yang memberikan lebih banyak daya. Satu material yang sangat menjanjikan adalah sulfur. Menggunakan sulfur dalam baterai memberikan baterai densitas daya yang jauh lebih banyak. Tak seperti kobalt, yang merupakan bahan katoda yang paling umum digunakan dalam baterai lithium-ion, sulfur tersedia dalam kuantitas yang tidak terbatas.

Hal ini juga menjadikan sulfur alternatif yang jauh lebih murah. Namun, daya konduktifitas sulfur yang rendah membuat sulfur harus diintegrasikan menjadi matriks konduktif untuk meningkatkan sifat elektrokimianya. Pada proyek AlkaSuSi, para ilmuwan ICT dan rekan mereka dari Fraunhofer Institute for Material and BeamTechnology IWS di Dresden mengembangkan konsep-konsep baru untuk sel-sel lithium-silicate dan lithium-sulfur. Ide mereka adalah menggunakan elektroda carbon nano-tube (CNT)sebagai pembawa sulfur atau lithium sulfida: sulfur merembes masuk ke CNT yang berjajar vertikal untuk menghasilkan elektroda yang stabil, compact tanpa memerlukan pengikat atau tambahan lainnya.

Advertisement

Kelebihan dari baterai lithium-sulfur baru ini adalah bahwa baterai ini bisa menyimpan dua kali lebih banyak daya dibandingkan baterai konvensional dalam ruang yang sama. Baterai lithium-sulfur suatu saat nanti bahkan akan meraih densitas energi hingga 600 watt-hours per kilogram (Wh/kg).

Bandingkan dengan baterai lithium-ion yang digunakan sekarang ini yang memiliki densitas daya maksimum hanya 250 Wh/kg. Kekurangannya adalah bahwa sistem seperti itu sejauh ini hanya memiliki 50-200 siklus isi ulang. Mereka harus dapat meningkatkan angka itu jauh lebih banyak.

Inilah apa yang akan diubah para ilmuwan. Mereka telah mengembangkan desain baru yang meningkatkan siklus isi ulang baterai lithium-sulfur dengan faktor tujuh.

“Kombinasi material anoda dan katoda khusus memungkinkan kami memperpanjang umur button cell (baterai kecil satu sel) hingga 1400 siklus,”ujar Dr. Holger Althues, kepala Chemical Surface Technology di IWS, atas terobosan timnya. Anoda dari prototip timnya tidak terbuat dari lithium metalik biasa, tapi dari campuran silikon-karbon. Dan untuk meningkatkan stabilitas katoda sulfur, ilmuwan menggunakan karbon berlubang.

Baterai logam-udara masa depan dapat menghasilkan bahkan lebih banyak energi, dengan densitas energi teoretikal lebih dari 1000 Wh/kg. Ditampilkan di sini adalah elektroda berlubang yang bertindak sebagai katoda jika berhubungan dengan udara. Hingga kini, prinsip ini digunakan utamanya dalam baterai zinc-air (tak bisa diisi ulang) sekali pakai yang digunakan untuk menyalakan alat bantu dengar. ISC sekarang ini mencari cara-cara untuk menerapkan teknologi ini pada sistem baterai isi ulang untuk digunakan dalam aplikasi yang tidak bergerak/generator.

Baca juga :   Bermanfaat untuk Mesin, Peralatan Industri, Mobilitas, dan Pasokan Energi

Sekarang ini penelitian akan konsep keseluruhan yang akan memungkinkan katoda udara dan anoda timah untuk diselaraskan dengan baik dan menghasilkan stabilitas siklus yang tinggiberlangsung di Bavaria. Baterai lithium-air memiliki potensi yang besar, tapi baterai ini masih hanya tersedia sebagai sel sekali pakai, masih banyak penelitian dan pengembangan harus dilakukan.

Dalam kasus apa pun, belum memungkinkan untuk mendemonstrasikan material yang holistik—konsep yang akan membuat sel-sel cukup stabil untuk digunakan berulang kali. Para ilmuwan yang bekerja dalam kelompok proyek

“Penyimpanan Energi Elektrik” di Fraunhofer Institue for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM di Oldenburg berusaha mengubah hal ini melalui penelitian mereka menjadi konsep-konsep baru untuk elektroda, sel dan rangkaian baterai.

Kapankah teknologi-teknologi ini cukup dikembangkan dan diterapkan? Apa jenis baterai apa yang akan memberi daya pada mobil-mobil elektrik pada tahun-tahun mendatang? Para ilmuwan dari Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research ISI di Karlsruhe mengeksplor pertanyaan-pertanyaan ini dalam Perencanaan Teknologi Penyimpanan Energi untuk electromobility 2030.

Para ahli menyimpulkan bahwa sistem lithium-ion voltase tinggi di atas empat volt merupakan baterai generasi yang akan memainkan peranan penting dalam electromobility selama sepuluh tahun ke depan. Kita membutuhkan sementara waktu sampai baterai lithium generasi keempat siap. Para ahli melihat terobosan pertama untuk electromobility tercapai pada tahun 2020 melalui teknologi lithium-sulfur yang diikuti dengan baterai lithium air beberapa waktu setelah 2030. (Bahan diolah dari Power reloaded tulisan Birgit Niesing, Fraunhofer)

Simak artikel terkait dengan topik lithium-ion (4)
Mendaur Ulang dan Membuang Limbah

Incoming search terms:

Advertisement

Tulis Opini Anda