Baterai Sodium-Metal Baru Mampu Isi Daya Penuh Hanya dalam 4 Menit

Telset.id – Peneliti berhasil mengembangkan sel baterai sodium-metal eksperimental yang mampu mengisi daya hingga penuh hanya dalam waktu sekitar empat menit. Terobosan ini dicapai melalui pengujian laboratorium dengan tingkat pengisian 15C, yang secara teoritis memungkinkan proses pengisian atau pengosongan daya selesai dalam waktu yang sangat singkat dibandingkan teknologi baterai kendaraan listrik saat ini.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa sel eksperimental kecil tersebut dapat beroperasi pada kecepatan tinggi berkat penggunaan elektrolit quasi-solid baru. Meskipun demikian, pencapaian ini bukan berarti kendaraan listrik dapat langsung diisi daya dalam waktu empat menit di stasiun pengisian umum. Pengujian dilakukan pada skala sel laboratorium, sementara prototipe pouch-cell yang berukuran lebih besar menunjukkan performa yang belum sedramatis sel kecil tersebut.

Teknologi ini mengandalkan jenis elektrolit gel yang disebut Sn-FB QSE. Komponen ini berperan penting dalam membantu ion natrium bergerak lebih merata dan menjaga stabilitas permukaan logam selama proses pengisian daya berlangsung. Stabilitas ini merupakan kunci utama dalam mengatasi salah satu masalah terbesar pada Sodium Battery China dan jenis sodium-metal lainnya.

Solusi Masalah Dendrit dan Stabilitas Elektrolit

Masalah utama pada baterai sodium-metal adalah pembentukan endapan tajam yang disebut dendrit. Endapan ini dapat tumbuh menembus sel dan menyebabkan hubungan arus pendek atau korsleting. Struktur gel yang lebih kokoh pada Sn-FB QSE terbukti mampu mengurangi titik-titik lemah tempat biasanya endapan dendrit mulai tumbuh. Dengan permukaan logam yang lebih stabil, risiko kegagalan fungsi sel dapat ditekan secara signifikan.

Pada pengujian tingkat 15C, sel penuh tersebut masih mampu menghasilkan daya sebesar 80,1 mAh per gram. Meskipun ini adalah hasil laboratorium yang mengesankan, para peneliti menekankan bahwa tingkat pengisian empat menit dalam uji coba tidak sama dengan pengisian paket baterai EV dari kondisi kosong dalam situasi dunia nyata. Kendala suhu, daya, dan batasan keamanan di lapangan tetap menjadi faktor penentu yang berbeda dari lingkungan laboratorium.

Klaim mengenai daya tahan baterai ini terlihat paling kuat pada pengujian dengan tingkat 3C yang lebih lambat, atau setara dengan waktu pengisian sekitar 20 menit. Dalam kondisi tersebut, sel baterai mampu mempertahankan 90% kapasitasnya setelah melalui 2.000 siklus pengisian. Pengujian terpisah untuk sistem sodium-to-sodium bahkan berhasil berjalan selama lebih dari 6.000 jam tanpa mengalami kegagalan fungsi.

Penerapan Baterai Sodium-ion dalam skala industri memang terus berkembang, namun hasil eksperimen ini menunjukkan bahwa elektrolit baru tersebut meningkatkan stabilitas di berbagai skenario pengujian. Perlu dicatat bahwa hasil ini tidak menunjukkan satu sel tunggal yang menggabungkan pengisian empat menit, retensi 2.000 siklus, dan daya tahan 6.000 jam secara bersamaan dalam satu tes tunggal.

Tantangan Menuju Produksi Massal Kendaraan Listrik

Langkah menuju penggunaan pada kendaraan listrik komersial masih memerlukan waktu panjang. Peneliti juga membangun prototipe pouch-cell kecil, yang formatnya lebih mendekati baterai yang digunakan dalam produk nyata. Namun, hasilnya menunjukkan penurunan performa dibandingkan sel laboratorium. Pouch-cell tersebut hanya mempertahankan 84% kapasitas setelah 19 siklus pada tingkat 0,1C yang lambat.

Versi lain dari sel tersebut hanya mampu menahan 60% kapasitas setelah 100 siklus pada tingkat 0,2C di bawah tekanan ringan. Baik prototipe pouch-cell pertama maupun kedua tidak ada yang mampu menyamai kecepatan pengisian daya atau masa pakai yang menjadi sorotan utama dalam pengujian sel laboratorium. Hal ini menunjukkan adanya celah antara hasil riset skala kecil dengan implementasi pada format baterai yang lebih besar.

Tonggak sejarah berikutnya yang harus dicapai adalah menciptakan pouch-cell yang lebih besar dan mampu mempertahankan pengisian cepat tanpa mengalami degradasi yang cepat selama ratusan siklus. Pengembangan Baterai Sodium di masa depan juga harus memastikan sel dapat bekerja tanpa memerlukan tekanan eksternal atau rentan terhadap kebocoran. Hingga saat itu tercapai, pengisian daya empat menit tetap menjadi pencapaian laboratorium yang menjanjikan untuk masa depan mobilitas elektrik.