Peneliti Cina Ciptakan Elektrolit Inovatif untuk Baterai Lithium yang Lebih Efisien

Fakta Baru - KEY TAKEAWAYS

Riset tersebut dilakukan oleh tim gabungan yang dipimpin Profesor Zhao Qing dari College of Chemistry, Nankai University. Penelitian juga melibatkan Akademisi Chen Jun yang menjabat sebagai Executive Vice President Nankai University serta peneliti Li Yong dari Shanghai Institute of Space Power Sources.

Temuan tersebut telah dipublikasikan dalam jurnal ilmiah internasional Nature pada 25 Februari. Publikasi ini menyoroti pendekatan baru dalam merancang elektrolit baterai lithium yang mampu mengatasi keterbatasan sistem elektrolit konvensional. Di mana materai tersebut selama ini digunakan secara luas pada berbagai perangkat penyimpanan energi.

Pada baterai lithium saat ini, elektrolit biasanya terdiri dari garam lithium dan pelarut ester karbonat. Interaksi antara ion lithium dan atom oksigen dari molekul pelarut membantu proses pelarutan garam. Mekanisme tersebut memungkinkan pergerakan ion di dalam sel baterai sehingga proses pengisian maupun pelepasan energi dapat berlangsung.

Meski sudah digunakan luas, pendekatan konvensional memiliki sejumlah kekurangan. Pelarut ester karbonat memiliki kemampuan pembasahan yang kurang optimal. Kondisi tersebut menuntut penggunaan elektrolit dalam jumlah relatif besar agar proses elektrokimia berjalan stabil.

Volume elektrolit yang tinggi berdampak langsung terhadap kepadatan energi baterai. Selain itu, ikatan kuat antara lithium dan oksigen memperlambat proses perpindahan muatan pada antarmuka elektroda. Hambatan tersebut menjadi salah satu penyebab penurunan performa ketika baterai bekerja pada temperatur rendah.

Pada lingkungan dengan suhu sangat dingin, kinerja baterai lithium konvensional menurun drastis. Operasi sering kali menjadi tidak stabil ketika temperatur mendekati minus 50 derajat celsius. Kondisi tersebut menjadi tantangan bagi aplikasi teknologi yang beroperasi pada iklim ekstrem.

Untuk mengatasi persoalan tersebut, tim peneliti merancang molekul pelarut hidrokarbon yang mengandung unsur fluor. Pendekatan tersebut menggantikan lithium-oksigen dengan mekanisme baru berbasis interaksi lithium-fluorin.

Pelarut berfluorinasi menawarkan kemampuan pembasahan yang lebih baik dibanding sistem sebelumnya. Efisiensi penggunaan elektrolit juga meningkat sehingga kebutuhan cairan dalam sel baterai dapat ditekan secara signifikan. Dampaknya langsung terlihat pada peningkatan potensi kepadatan energi.

Karakter interaksi lithium dengan fluor cenderung lebih lemah dibandingkan dengan oksigen. Kondisi tersebut mempercepat proses transfer muatan pada elektroda. Bahkan pada temperatur rendah, mobilitas ion tetap terjaga sehingga kinerja baterai tetap stabil.

Dengan memanfaatkan sistem elektrolit baru tersebut, para peneliti berhasil menghasilkan baterai lithium dengan energi spesifik mencapai 700 Wh/kg pada suhu ruang. Nilai tersebut melampaui banyak teknologi baterai lithium yang tersedia secara komersial saat ini.

Performa tetap terjaga ketika diuji dalam lingkungan ekstrem. Pada temperatur minus 50 derajat celsius, baterai masih mampu mempertahankan kepadatan energi hampir 400 Wh/kg. Hasil tersebut menunjukkan peningkatan signifikan dibanding teknologi elektrolit konvensional.