Akankah baterai Lithium-Oksigen menjadi harapan manusia di masa depan?

Perkembangan teknologi cenderung membuat segala sesuatunya menjadi lebih kecil dan praktis. Pada awal penciptaannya, komputer-komputer pertama di dunia berukuran sangat besar, sebagai contoh komputer ENIAC (Electronic Numeric Integrator and Computer) yang terdiri dari setidaknya 18 ribu tabung vakum, 70 ribu resistor, dan 5 juta titik solder. Dimensi ENIAC melebihi dimensi kamar berukuran sedang. Sekarang, komputer-komputer modern berukuran kecil dan bahkan dapat dilipat.

Tidak hanya komputer, ponsel-ponsel pertama di dunia berukuran besar, seukuran pisang ambon yang dilengkapi antena. Sekarang, semakin banyak smartphone yang berukuran tipis, bahkan beberapa diantaranya hanya memiliki ketebalan kurang dari 7 mm (Sony Xperia Z Ultra hanya memiliki ketebalan 6,5 mm). Kemajuan teknologi berakibat pada mengecilnya sebagian besar piranti-piranti teknologi yang dibuat untuk melayani kebutuhan manusia sehari-hari. Tetapi perbandingan lurus antara laju perkembangan teknologi dengan dimensi piranti-piranti teknologi nampaknya tidak terlalu berhasil dalam dunia baterai. Sampai sekarang masih banyak baterai yang berukuran besar terkait dengan relatif lambatnya kemajuan teknologi terkait dengan pemadatan energi dalam sebuah baterai. Lambatnya kemajuan teknologi dalam bidang ini pada akhirnya akan berpengaruh pada daya tahan baterai rata-rata.
 photo lithium3.jpg

Namun ada sebuah kabar baik dari Inggris, sekelompok peneliti dari University of Cambridge telah mengembangkan baterai lithium-oksigen. Baterai ini memiliki kepadatan energi yang sangat tinggi, dan berakibat langsung pada peningkatan efisiensi hingga mencapai 90%!. Tidak hanya itu, baterai ini dirancang untuk memiliki “usia” yang sangat tua karena dapat diisi ulang hingga lebih dari 2000 kali. Baterai lithium-oksigen banyak disebut-sebut memiliki kepadatan energi teoritis 10 kali lebih besar dari baterai lithium-ion yang selama ini banyak digunakan. Baterai lithium-oksigen diperkirakan mampu menyediakan sumber energi yang cukup bagi sebuah mobil listrik untuk melakukan perjalanan dari London menuju Edinburgh dengan berat baterai dan biaya hanya seperlima dari yang biasa dibutuhkan. Namun sama seperti pengembangan jenis-jenis baterai lainnya, baterai lithium-oksigen ini perlu menjalani beberapa pengujian lagi sebelum dinyatakan layak untuk beredar di pasaran.
 photo lithium2.jpg

Komposisi Baterai Lithium-Oksigen

Baterai lithium-oksigen yang diciptakan oleh para ilmuwan University of Cambridge ini terbuat dari elektroda karbon berpori yang terdiri dari lembaran atom karbon tebal yang bersifat adiktif. Lembaran atom adiktif ini akan menciptakan reaksi kimia yang lebih stabil dan efisien dalam baterai. Menurut Profesor Clare Grey, peneliti senior dari Departemen Kimia University of Cambridge, timnya belum memecahkan semua masalah terkait reaksi kimia dalam baterai lithium-oksigen ini, namun mereka tetap optimis telah berada dalam jalan yang tepat untuk mengaplikasikan baterai lithium-oksigen ini dalam kehidupan sehari-hari secara praktis.

Pada dasarnya, baterai terdiri dari tiga komponen utama; elektroda positif, elektroda negatif, dan elektrolit. Pada baterai lithium-ion yang biasa kita gunakan pada laptop dan smartphone, elektroda positif terbuat dari oksida logam seperti lithium kobalt oksida, elektroda negatif terbuat dari grafit (bentuk lain dari karbon), dan elektrolit terbuat dari garam lithium yang dilarutkan dalam pelarut organik. Kinerja baterai jenis ini sangat tergantung dari pergerakan ion lithium antar dua elektroda. Sejauh ini, baterai lithium-ion memiliki kepadatan energi yang rendah dan memiliki daya tahan yang rendah pula sehingga harus sering diisi ulang.

Usaha Para Ilmuwan

Dalam beberapa tahun terakhir, para ilmuwan berjuang keras untuk menciptakan alternatif baterai pengganti baterai lithium-ion, dan mereka akhirnya terbawa pada sebuah kesimpulan bahwa baterai lithium-oksigen memiliki kepadatan energi yang jauh lebih tinggi dibanding baterai lithium-ion, dan untuk efisiensi dan kinerja yang paling tinggi nampaknya hanya bisa diraih oleh baterai lithium-oksigen.

Grey dan timnya memodifikasi bahan kimia yang digunakan yaitu lithium hidroksida (LiOH) untuk menggantikan peran lithium peroksida (Li2O2) yang selama ini digunakan dalam membuat baterai lithium. Mereka menambahkan air dan menggunakan lithium iodida sebagai mediator reaksi kimia dan mendapat hasil sebuah pengurangan signifikan terhadap reaksi-reaksi kimia yang menyebabkan sel-sel baterai cepat mati. Hal ini pada akhirnya akan membuat baterai jauh lebih stabil walau sudah mengalami banyak siklus pengosongan dan pengisian ulang.
 photo lithium4.jpg

Mereka merekayasa struktur elektroda, mengubahnya menjadi bentuk yang sangat berpori, menambahkan lithium iodida, hingga mengubah susunan kimia elektrolit. Berkat usaha mereka, para ilmuwan berhasil mengurangi “voltage gap” hingga 0,2 volt. Semakin kecil voltage gap yang dihasilkan, maka semakin efisien baterai. Pada versi baterai lithium-oksigen sebelumnya, voltage gap yang dihasilkan hanya mencapai 0,5-1,0 volt. Voltage gap sebesar 0,2 volt menandakan efisiensi yang dihasilkan mencapai 93%. Sungguh sebuah pencapaian yang luar biasa!

Salah satu masalah teknis yang belum dapat dipecahkan sepenuhnya adalah terkait dengan baterai yang hanya bisa bekerja dengan oksigen murni sedangkan udara kita mengandung tidak hanya oksigen namun juga gas-gas lain. Faktor lainnya adalah solusi perlindungan efektif bagi elektroda logam sehingga serat-serat tipis logam lithium tidak terbentuk di permukaannya. Untuk diketahui, serat-serat tipis logam lithium dapat menyebabkan reaksi pendek yang mampu merusak baterai. Bagaimanapun penelitian ini telah membuka harapan baru munculnya baterai-baterai jenis baru yang lebih efektif dan tahan lama. Teknologi selalu berkembang, tidak terkecuali untuk baterai.

Credit: Science DailyWikipedia: Sejarah KomputerGopegoWikipedia: Baterai Ion Lithium.

 

 

 

 

 

 

Post Author: Todo Golo

Penulis profesional di bidang sains dan teknologi.

Leave a Reply