Kombinasi baterai litium-ion dengan fosil prasejarah: baterai berkapasitas super!

Sejak kemunculannya menggantikan baterai generasi nikel-ion dua dekade lalu, baterai tipe lithium-ion menjadi baterai yang paling populer penggunaannya hingga saat ini. Selain para ilmuwan berusaha menemukan baterai tipe baru, inovasi untuk membuat kerja baterai lithium-ion semakin baik juga menjadi fokus lain. Seperti yang dilakukan oleh para ilmuwan dari University of California, mereka berhasil mengembangkan anoda baterai litium-ion dari bahan dasar diatom, sebuah material yang sama dengan fosil purbakala alga bersel tunggal. Dengan inovasi ini, mereka mampu mengembangkan baterai lithium-ion berkapasitas ultra tinggi.

Baterai litium-ion tersusun atas beberapa komponen diantaranya adalah anoda, katoda, serta elektrolit larutan garam lithium-ion. Selama ini, anoda baterai lithium menggunakan bahan grafit yang memiliki performa kurang baik jika ingin mengembangkan kemampuannya. Alternatif material lain yang dapat digunakan untuk anoda adalah silikon, yang dapat meningkatkan performa baterai hingga 10 kali lipat. Namun mahalnya proses produksi penggunaan silikon (proses reduksi karbotermik) sebagai anoda baterai, membuatnya tidak aplikatif dikembangkan.

Sebagai alternatif, para ilmuwan dari University of California menggunakan material lain yang lebih mudah didapat dan murah pemrosesannya, yakni tanah diatom atau sebut singkat saja diatom (diatomaceous earth). Seperti yang sudah kita singgung sedikit di atas, diatom merupakan fosil prasejarah dari organisme-organisme bersel tunggal algae, yang membentuk lapisan sedimen tertentu di dalam tanah setelah melewati jutaan tahun. Dengan menggunakan proses reduksi magnesiotermik yang lebih murah daripada proses reduksi karbotermik, para ilmuwan berhasil mengkonversikan material silikon dioksida (SiO2) dari diatom, menjadi partikel nano silikon murni yang akan digunakan sebagai anoda baterai lithium-ion.

“Temuan paling penting kami adalah kandungan yang ada di dinding sel diatom — sebuah struktur yang disebut sebagai frustules — menghasilkan anoda berpori banyak sehingga mudah diakses oleh elektrolit,” ungkap Profesor Cengiz Ozkan sebagai salah satu pemimpin penelitian ini.

 photo 5FF499D3-89AE-43FF-AE13-F2D5264A7FCF.jpg

Hasil penelitian ini menyebutkan bahwa dengan menggunakan anoda silikon diatom, sebuah baterai dengan kapasitas spesifik 1364,8 mAh g-1, masih memiliki kapasitas spesifik sebesar 1102,1 mAh g-1 setelah melalui proses uji siklus charge/discharge sebanyak 50 kali. Jika dibandingkan dengan kapasitas spesifik baterai lithium beranoda grafit yang turun dari 1322,3 ke 654,3 mAh g-1 melalui pengujian yang sama, maka tentu ini merupakan lompatan inovasi yang sangat baik.

Credit: Science Daily, Nature

Post Author: Onny Apriyahanda

"Science is the highest Art in the universe."

Leave a Reply