Telset.id – Jika Anda mengira baterai lithium-ion (LIB) konvensional sudah mencapai puncak kemampuannya, penelitian terbaru dari Korea Selatan siap mengejutkan Anda. Para ilmuwan berhasil meningkatkan kepadatan energi sel baterai hingga 60% dengan mengatasi salah satu tantangan terbesar dalam teknologi penyimpanan energi modern.
Revolusi Material Anoda Silikon
Tim peneliti dari POSTECH dan Sogang University menemukan bahwa material silikon sebenarnya memiliki potensi luar biasa sebagai anoda baterai generasi berikutnya. “Silikon mampu menyimpan lithium ion hampir sepuluh kali lebih banyak dibandingkan material grafit yang umum digunakan saat ini,” jelas Profesor Soojin Park dari POSTECH, salah satu pemimpin penelitian ini.
Namun, masalah utama yang dihadapi adalah sifat silikon yang mengalami ekspansi dan kontraksi volume dramatis – hingga tiga kali ukuran aslinya – selama proses pengisian dan pengosongan daya. Perubahan volume ini menciptakan celah mekanis antara elektroda dan elektrolit, yang dengan cepat menurunkan performa baterai.
Solusi Inovatif: Sistem IEE
Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti mengembangkan sistem Interlocking Electrode-Electrolyte (IEE) yang revolusioner. Berbeda dengan baterai konvensional di mana komponen hanya bersentuhan, sistem IEE menciptakan ikatan kimia kovalen antara elektroda dan elektrolit.
“Strategi IEE in situ adalah teknologi kunci yang dapat mempercepat komersialisasi baterai berbasis silikon dengan secara signifikan meningkatkan stabilitas antarmuka,” tegas Profesor Jaegeon Ryu dari Sogang University.
Dalam pengujian performa elektrokimia, baterai dengan desain IEE menunjukkan perbedaan yang dramatis. Sementara baterai tradisional kehilangan kapasitas hanya setelah beberapa siklus pengisian-pengosongan, baterai dengan sistem IEE mempertahankan stabilitas jangka panjang.
Dampak Nyata untuk Teknologi Masa Depan
Yang paling mengejutkan, sel baterai berbasis IEE menunjukkan kepadatan energi 403.7 Wh/kg dan 1300 Wh/L – meningkat lebih dari 60% dalam kepadatan energi gravimetri dan hampir dua kali lipat kepadatan energi volumetrik dibandingkan LIB komersial biasa.
Dalam penerapan praktis, terobosan ini berarti kendaraan listrik dapat menempuh jarak lebih jauh dan smartphone dapat beroperasi lebih lama dengan ukuran baterai yang sama. “Studi ini menawarkan arah baru untuk sistem penyimpanan energi generasi berikutnya yang secara simultan menuntut kepadatan energi tinggi dan daya tahan jangka panjang,” tambah Profesor Park.
Penelitian yang dipublikasikan dalam jurnal Advanced Science ini menggunakan sistem IEE in situ yang memanfaatkan crosslinking kovalen antara pengikat interlocking terfungsionalisasi akrilat pada material aktif dan crosslinker dalam elektrolit quasi-solid-state (QSSE) untuk membentuk jaringan yang kuat dan saling terhubung.
Teknologi ini berhasil mengatasi keterbatasan konfigurasi elektrolit cair dan QSSE, dibuktikan dengan hysteresis tegangan rendah dalam puncak (de)litium selama lebih dari 200 siklus, resistansi antarmuka yang stabil sepanjang siklus, dan tidak adanya pembentukan void. Kit sel pendeteksi tekanan lebih lanjut mengkonfirmasi bahwa sistem IEE menunjukkan perubahan tekanan yang lebih rendah selama pengisian daya tanpa fluktuasi tegangan akibat kehilangan kontak.
Dengan terobosan ini, masa depan teknologi baterai dan penyimpanan energi tampaknya akan mengalami lompatan signifikan. Pertanyaan besarnya sekarang adalah: seberapa cepat industri otomotif dan elektronik dapat mengadopsi temuan revolusioner ini?
