Ilmuwan Mengembangkan Baterai “Tiga Lapis” yang Lebih Aman dan Tahan Lama
Baterai elektrolit polimer padat tiga lapis DGIST meningkatkan keamanan, efisiensi, dan daya tahan, mengatasi masalah dendrit sekaligus mempertahankan kinerja 87,9% setelah 1.000 siklus. Teknologi ini menjanjikan untuk beragam aplikasi, termasuk kendaraan listrik dan sistem penyimpanan energi.
Sebuah tim peneliti dari Divisi Teknologi Energi & Lingkungan DJGIST, dipimpin oleh Peneliti Utama Kim Jae-hyun, telah mengembangkan baterai logam lithium menggunakan “elektrolit polimer padat tiga lapis.” Inovasi ini secara signifikan meningkatkan keselamatan kebakaran sekaligus memperpanjang masa pakai baterai, menjadikannya solusi yang menjanjikan untuk aplikasi pada kendaraan listrik dan sistem penyimpanan energi skala besar.
Baterai elektrolit polimer padat konvensional menghadapi tantangan karena keterbatasan struktural yang menghambat kontak optimal antar elektroda. Keterbatasan ini gagal mengatasi masalah “dendrit”—formasi litium mirip pohon yang terjadi selama siklus pengisian dan pengosongan berulang. Dendrit menimbulkan risiko keamanan yang penting, karena pertumbuhannya yang tidak teratur dapat merusak sambungan baterai dan menyebabkan kebakaran atau ledakan.
Elektrolit Polimer Padat Tiga Lapis: Pengubah Permainan
Oleh karena itu, tim peneliti mengembangkan struktur tiga lapis elektrolit untuk mengatasi masalah tersebut. Setiap lapisan memiliki fungsi berbeda, sehingga secara signifikan meningkatkan keamanan dan efisiensi baterai. Elektrolit ini menggabungkan “decabromodiphenyl ethane (DBDPE)” untuk mencegah kebakaran, “zeolite” untuk meningkatkan kekuatan elektrolit, dan garam litium konsentrasi tinggi, “lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide) (LiTFSI),” untuk memfasilitasi pergerakan cepat dari ion litium.
Elektrolit padat tiga lapis memiliki lapisan tengah kokoh yang meningkatkan kekuatan mekanis baterai, sementara permukaan luarnya yang lembut memastikan kontak elektroda yang sangat baik, memfasilitasi pergerakan ion litium dengan mudah. Hal ini memungkinkan pergerakan ion litium lebih cepat, meningkatkan laju transfer energi, dan mencegah pembentukan dendrit secara efektif.
Keberhasilan Eksperimental dan Penerapannya
Eksperimen menunjukkan bahwa baterai yang dikembangkan oleh tim peneliti mempertahankan sekitar 87,9% kinerjanya setelah 1.000 siklus pengisian dan pengosongan, menunjukkan peningkatan daya tahan yang signifikan dibandingkan dengan baterai tradisional, yang biasanya mempertahankan 70–80% kinerjanya. Bahan ini juga dapat padam jika terjadi kebakaran, sehingga mengurangi risiko kebakaran secara signifikan. Baterai ini diharapkan dapat diterapkan di berbagai sektor, mulai dari perangkat kecil seperti ponsel pintar dan perangkat wearable hingga kendaraan listrik dan sistem penyimpanan energi skala besar.
Dr. Kim menyatakan, “Penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi yang signifikan terhadap komersialisasi penggunaan baterai logam litium [solid polymer] elektrolit, sekaligus memberikan peningkatan stabilitas dan efisiensi [to] perangkat penyimpanan energi.”
Referensi: “Elektrolit Padat Berbasis PEO Tidak Mudah Terbakar Tiga Lapis untuk Baterai Lithium-Logam Sangat Aman” oleh Heesoo Lim, Munseok S. Chae, Hasan Jamal, Firoz Khan, Injun Jeon, Jongmin Kim dan Jae Hyun Kim, 3 November 2024, Kecil.
DOI: 10.1002/smll.202406200
Penelitian ini didukung oleh Future Materials Discovery Project (dipimpin oleh Profesor Lee Jung-ho dari Universitas Hanyang) dan Mid-Career Researcher Program (dipimpin oleh Dr. Kim Jae-hyun) dari National Research Foundation of Korea.
