bahan yang bisa membuat batre li-lion awet

Terbayangkah Anda bila umur baterai smartphone bisa mencapai satu minggu dan isi ulang (charging) cuma butuh waktu 15 menit? Ini bukan impian kosong, dua sampai lima tahun lagi sudah jadi kenyataan.

Harold Kung, seorang profesor rekayasa kimia dan biologi dari Northwestern University, melaporkan terobosan para peneliti yang berhasil meningkatkan kapasitas baterai lithium-ion (Li-ion). Sebuah paper yang ditulis oleh Kung dan timnya dan diterbitkan oleh jurnal Advanced Energy Materials, menjelaskan secara detil teknologi tersebut.

Menurut Kung, tim penelitinya telah menemukan cara untuk memperpanjang umur baterai Li-ion hingga 10 kalinya. Bahkan setelah 150 kali charge (isi-ulang), sekitar satu tahun atau lebih penggunaan, baterai masih lima kali lebih efektif ketimbang baterai Li-ion yang ada di pasar sekarang.

Gunakan Silikon

Seperti diketahui, baterai memiliki terminal positif (katoda) dan negatif (anoda). Baterai Li-ion menghasilkan listrik dari hasil reaksi kimia dimana ion lithium mengalir dari anoda, melalui elektrolit, ke katoda. Dan ketika baterai sedang diisi-ulang, ion mengalir dengan arah sebaliknya.

Kelemahan teknologi yang dipakai baterai Li-ion saat ini ada dua, yaitu yang berkaitan dengan kapasitas penyimpanan dan kecepatan isi ulang. Kapasitas penyimpanan berkaitan dengan kapasitas anoda/katoda menyimpan ion lithium. Sedangkan kecepatan isi ulang baterai berkaitan dengan kecepatan pengaliran ion lithium melalui elektrolit ke anoda.

Pada baterai Li-ion yang digunakan sekarang, anoda terbuat dari lembaran-lembaran grafit karbon yang hanya dapat mengakomodasi satu atom lithium untuk setiap enam atom karbon. Untuk meningkatkan kapasitas energi, para peneliti telah bereksperimen dengan mengganti karbon dengan silikon, karena silikon dapat mengakomodasi lebih banyak lithium, yaitu empat atom lithium untuk setiap atom silikon. Tetapi silikon mengembang dan berkontraksi dengan cepat pada ketika baterai digunakan. Ini menyebabkan fragmentasi dan kehilangan kapasitasnya secara cepat.

Untuk mengatasi hal itu tim peneliti Kung menempatkan silikon di antara lembaran grafit. Cara ini meningkatkan kapasitas “penyimpanan” atom lithium di anoda, sementara itu lembaran grafit yang fleksibel mengakomodasi perubahan volume silikon selama pemakaian baterai.

Kung dan timnya juga menerapkan proses oksidasi untuk membuat lubang kecil (10-20 nanmeter) pada lembaran grafit. Dengan cara ini ion lithium akan memiliki jalan pintas ke anoda dan disimpan di situ melalui reaksi dengan silikon. Hal ini mempercepat proses pengisian ulang baterai.

Mulai Komersial

Komersialisasi baterai Li-ion yang menggunakan teknologi baru tersebut sudah mulai dilakukan. Sebuah perusahaan startup di Los Angeles, California Lithium Battery (CLB), pada akhir Oktober 2012 lalu mengumumkan bawa mereka telah berhasil meningkatkan daya tahan baterai Li-ion di laboratorium menggunakan teknologi yang dikembangkan oleh Kung dan timnya. Perusahaan ini mengklaim yang pertama akan mengomersialkan tekenologi tersebut ke pasar.

CLB melaporkan dapat meningkatkan kapasitas baterai 3 kali dari bateri Li-ion standar yang ada sekarang. Baterai yang dinamai GEN3 ini menurut CLB akan memasuki pasar pada dua sampai tiga tahun mendatang. Belum ada penjelasan mengenai harganya tetapi GEN3 akan berdimensi sama dengan baterai Li-ion yang banyak digunakan oleh peranti mobile sekarang.

Selain untuk smartphone, tablet, dan peranti elektronik lainnya, baik Kung maupun CLB menginginkan menerapkan baterai dengan teknologi baru tersebut untuk mobil. Mereka berharap, jarak tempuh mobil listrik yang menggunakan baterai tersebut akan lebih jauh daripada yang sekarang.