Terobosan Baterai EV: Lebih Padat, Jangkauan Lebih Jauh

Tim ilmuwan Korea Selatan baru saja melaporkan terobosan besar dalam teknologi baterai kendaraan listrik (EV). Mereka mengungkap baterai litium metal "bebas anoda" yang hampir menggandakan kepadatan energi tanpa menambah ukuran baterai. Upaya kolaboratif antara POSTECH, KAIST, dan Gyeongsang National University ini bisa menjadi kunci untuk memberikan EV jangkauan yang lebih jauh dan keandalan cuaca dingin yang selama ini mereka lewatkan.

Peningkatan Kepadatan Energi yang Signifikan

Tim peneliti, yang dipimpin oleh Profesor Soojin Park dan Dr. Dong-Yeob Han di POSTECH, memamerkan baterai dengan kepadatan energi 1.270 Wh/L. Sebagai perbandingan, sebagian besar baterai lithium-ion di EV saat ini berada di sekitar 650 Wh/L. Kepadatan volumetrik sangat penting bagi produsen mobil karena setiap inci dan setiap pon sangat berarti saat mendesain sasis kendaraan.

Berikut adalah perbandingan kepadatan energi baterai:

Desain "Bebas Anoda": Kunci Terobosan

Rahasia di balik ini adalah desain "bebas anoda". Dalam baterai standar, terdapat anoda grafit yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan litium. Dalam versi baru ini, "rumah" itu hilang. Saat Anda mengisi daya baterai, ion litium bergerak dari katoda dan melapisi diri mereka langsung ke kolektor tembaga. Dengan menghilangkan anoda yang besar, Anda membebaskan banyak ruang internal, memungkinkan Anda untuk mengemas lebih banyak daya tanpa membuat baterai secara fisik lebih besar.

Konsep ini telah menjadi "cawan suci" ilmu baterai selama bertahun-tahun, tetapi sangat sulit untuk diwujudkan. Biasanya, litium mengendap secara tidak merata, membentuk paku-paku kecil seperti jarum yang disebut dendrit. Paku-paku ini dapat menembus lapisan internal baterai, menyebabkan korsleting, kebakaran, atau umur yang sangat pendek.

Solusi untuk Masalah Dendrit

Untuk mengatasi masalah ini, tim tersebut membuat rencana stabilisasi dua langkah.

Reversible Host: Panduan untuk Pelapisan Litium yang Halus

Pertama, mereka mengembangkan "Reversible Host"—rangka polimer yang diisi dengan nanopartikel perak yang bertindak seperti panduan, memastikan pelapisan litium berlangsung dengan lancar.

Designed Electrolyte: Perisai Pelindung terhadap Dendrit

Kedua, mereka menggunakan "Designed Electrolyte" khusus yang menciptakan lapisan permukaan pelindung dari litium oksida dan litium nitrida. Lapisan ini pada dasarnya bertindak sebagai perisai, menghentikan pertumbuhan dendrit berbahaya tersebut sambil tetap membiarkan ion mengalir dengan bebas.

Hasil Pengujian yang Mengesankan

Hasil pengujian sangat mengesankan. Bahkan dalam kondisi yang penuh tekanan, baterai mempertahankan hampir 82 persen kapasitasnya setelah 100 siklus. Yang terpenting, tim menguji ini menggunakan "sel pouch," yang jauh lebih dekat dengan format baterai aktual yang digunakan dalam mobil sungguhan. Ini membuat teknologi tersebut terlihat jauh lebih mungkin untuk berpindah dari bangku laboratorium ke lantai pabrik.

Berikut adalah data ketahanan baterai:

Implikasi bagi Pengguna EV

Bagi siapa pun yang ingin membeli EV, ini bisa berarti lebih banyak mil dengan sekali pengisian daya dan lebih sedikit "kecemasan jangkauan" selama musim dingin. Meskipun kami belum memiliki tanggal rilis komersial, para peneliti yakin mereka telah menemukan jalur realistis menuju baterai berkapasitas tinggi yang lebih aman yang benar-benar dapat bertahan dari tuntutan mengemudi sehari-hari.

Potensi Peningkatan Jangkauan EV

Dengan peningkatan kepadatan energi yang signifikan, EV di masa depan berpotensi menawarkan jangkauan yang jauh lebih jauh. Berikut adalah ilustrasi potensi peningkatan jangkauan:

Tantangan dan Langkah Selanjutnya

Skalabilitas Produksi

Salah satu tantangan utama adalah menskalakan produksi baterai "bebas anoda" ini agar sesuai dengan permintaan pasar. Proses manufaktur harus dioptimalkan untuk memastikan kualitas dan konsistensi baterai.

Pengujian dan Validasi Lebih Lanjut

Pengujian dan validasi lebih lanjut diperlukan untuk memastikan keamanan dan keandalan baterai dalam berbagai kondisi penggunaan. Ini termasuk pengujian dalam kondisi ekstrem seperti suhu tinggi dan rendah, serta pengujian terhadap guncangan dan getaran.

Komersialisasi Teknologi

Langkah selanjutnya adalah mengkomersialkan teknologi ini dan membawanya ke pasar. Ini membutuhkan kerjasama antara peneliti, produsen baterai, dan produsen mobil.

Kesimpulan

Terobosan dalam teknologi baterai EV ini menjanjikan masa depan yang lebih cerah untuk kendaraan listrik. Dengan peningkatan kepadatan energi dan potensi peningkatan jangkauan, EV dapat menjadi pilihan yang lebih menarik bagi konsumen.